Faasijakaumat

Faasijakaumat ovat tilastollisia kuvauksia siitä, miten erilaiset faasit jakautuvat tilassa ja kuinka suuria osia kukin faasi muodostaa (tilavuusosuus) monifaasisissa materiaalissa. Ne huomioivat sekä faasien koostumuksen että niiden morfologian ja järjestäytymisen mikrostruktuurissa, ja ne vaikuttavat makroskoihiin ominaisuuksiin kuten lujuuteen, jäykkyyteen, sitkeyteen sekä diffuusion ja sähköjohtavuuden piirteisiin. Faatijakaumat tallentavat mikrorakenteen heterogeenisyyden, jota pelkät kokonaisosuuslukuarvot eivät tavoita.

Yleisimpiä kuvaajia ovat kunkin faasin tilavuusosuus, faasien koon ja muodon jakaumat, faasien topologia ja yhteys (perkolaatio), sekä tilastolliset korrelaatiot kuten kaksipistekorrelaatiofunktiot ja Minkowskin funktiot. Faasijakaumat voivat olla homogeenisia tai klusteroituneita, lamellaarisia tai pienosittaisia morfologioita, ja ne voivat muuttua lämpötilan, ikääntymisen tai prosessoinnin vaikutuksesta.

Määritys ja karakterisointi perustuvat kuvantamiseen ja diffraktiotekniikoihin: optinen ja elektronimikroskopia kuvankäsittelyllä, elektroninen backscatter-diffraktio (EBSD), röntgen- tai neutrontomografia. Saatu data tuottaa faasikarttoja, hiukkas- ja tilastollisia korrelaatioita sekä muita mittareita, joita käytetään ominaisuuksien ennustamiseen.

Sovelluksiin kuuluvat metallit ja seokset, keraamit, polymerit sekä sementti- ja rakennusmateriaalit. Esimerkiksi terässä ferriitin ja pearlite-jakauman määrä määrittää kovuuden; komposiiteissa vahvikkeen faasien jakautuminen ja niiden yhteys vaikuttavat jäykkyyteen ja lujuuteen. Faaijakaumia käytetään myös mallintamisessa, jolloin tehokkaat ominaisuudet arvioidaan homogenisoinnin tai faasivaihemallinnon avulla sekä kuljetusilmiöiden perkolaatio-kynnysten arvioinnissa.