Fázisátalakulás

A fázisátalakulás egy anyagban a korábbi fázisból egy vagy több új fázis kialakulását jelenti. Ezt a folyamatot általában olyan külső tényezők indítják be, mint a hőmérséklet, a nyomás vagy az összetétel megváltoztatása, és a változás lehet diffúziós vagy diffúziómentes jellegű.

Diffúziós átmenet során a részecskék diffúziója és a fázisok közötti növekedés áll a középpontban. Ilyenkor a kezdeti fázis magképződése után a fázishatárok előre haladnak, és a rendszer új egyensúlyi állapotát éri el. Diffúziómentes átalakulásokra példa a martenzites transformáció, ahol a koordinált atommozgás gyors, nagymértékű és jellemzően hirtelen történik, gyakran nyomás vagy gyors hűtés hatására.

A fázisátalakulásokat a termodinamika és a kinetika írja le. A driving forceként ismert Gibbs energiakülönbség határozza meg, melyik fázis stabilabb a megváltozott feltételek között. A fázisdiagramok a stabil állapotokat szemléltetik, és egységnyi idő alatt zajló változásra jellemző kinetikai modellek, például az Avrami- vagy Avrami–Kolmogorov-egyenlet, adnak lehetőséget a növekedés és a nucleáció leírására.

A fázisátalakulások kulcsfontosságúak az anyagtudományban és a feldolgozásban, mert a mikroszerkezet meghatározza a mechanikai, hő- és elektromos tulajdonságokat. Gyakori példák: acél esetében az austenitból fehér acélban pearlit vagy bainitát, illetve gyors hűtés esetén martenzitikus szerkezet kialakulása. A transformációk megfigyelhetők és modellezhetők kísérleti módszerekkel (DSC, röntgendiffrakció, mikroszkópia) és elméleti keretekkel.