Korrelgrenzen

Korrelgrenzen zijn de interfaces tussen korrels in veelkristallijne materialen. Ze ontstaan wanneer tijdens afkoeling en kristallisatie meerdere kristallen met verschillende oriëntaties naast en tegen elkaar groeien. Aan elke korrel ligt een grens die de oriëntatieverschillen met naburige korrels vastlegt en zo de microscopische structuur van het materiaal bepaalt.

Er bestaan verschillende typen korrelgrenzen, afhankelijk van de misoriëntatie tussen naburige korrels. Lage-hoek grenzen (LAGB) hebben kleine misoriëntaties (ongeveer minder dan 15 graden) en bestaan uit stapel/dislocatie-okken. Hoge-hoek grenzen (HAGB) hebben grotere misoriëntaties (> ongeveer 15 graden) en vertonen een meer rommelige, minder regelmatige structuur. Bepaalde grenzen, zoals CSL (coincident site lattice) of Sigma-grenzen, hebben specifieke atoomposities die vaak leiden tot lagere energieniveaus en grotere stabiliteit.

Korrelgrenzen beïnvloeden tal van materiaalgedragingen. Ze vormen obstakels voor dislocaties, waardoor de sterkte toeneemt naarmate de korrel kleiner is (het Hall-Petch-effect). Tegelijk kunnen grenzen sneller diffusie toelaten en kunnen ze ontsporingen in treksterkte en embrittlement bevorderen. Bij hoge temperaturen kunnen korrelgrenzen kromtrekken (grain boundary sliding) en dragen ze bij aan creep. Daarnaast zijn korrelgrenzen vaak plaatsen waar corrosie en intergranulaire schade beginnen.

Metingen en controle van korrelgrenzen gebeuren via technieken zoals EBSD (electron backscatter diffraction), TEM en XRD. Grains en hun grenzen kunnen worden gemanaged met Grain Boundary Engineering (GBE): door gecontroleerde thermomechanische bewerking en annealing wordt de korrelstructuur aangepast om gunstige grenzen te bevorderen en schadelijke hoge-energieboundaries te verminderen. Dit verbetert eigenschappen zoals treksterkte, taaiheid en corrosiebestendigheid.