Kristallijngrenzen

Kristallijngrenzen är gränsen mellan olika kristallkorn i ett polykrystallint material där den kristallografiska orienteringen skiljer sig från ett korn till ett annat. Den uppstår vid kristallisation, rekristallisering eller efter deformation där nya korn växer. I gränsområdet saknas den regelbundna gitterordningen helt eller delvis, vilket gör att energin är högre än i kornens inre.

Vanligen skiljer man mellan lågvinkelgränser och högvinkelgränser. Lågvinkelgränser har små misorienteringar (ofta under cirka 15 grader) och består av dislokationsmönster; högvinkelgränser har större misorientering och en mer oregelbunden atomordning. Det finns också speciella gränser med särskilt låga energier, såsom CSL-gränser (coincident site lattice), och tvillinggränser där kornens gitter spegelvänds.

Bildning och utveckling: Gränser bildas när korn växer och konkurrerar under solidifikation, samt under deformation följt av rekristallisering och annealing. Gränsen kan migrera och därmed förändra kornstorleken genom kornväxling, beroende på temperatur, sammansättning och närvaro av störningar.

Betydelse för egenskaper: Gränser hindrar dislokationsrörelser och ökar ofta hållfastheten hos polykrystallina material (Hall-Petch-effekten), men de kan också fungera som snabbare diffusionvägar för ämnen och därigenom påverka mönster av sprickbildning, korrosion och creep. Egenskaper som elektrisk och magnetisk respons påverkas också av gränsstrukturen beroende på material.

Observation och analys: Kristallijngrenser kartläggs med tekniker som EBSD (electron backscatter diffraction) på polerade ytor eller TEM för atomär struktur. Andra metoder används för att studera misorientering och gränsenergi. Sammantaget ger studier av kristallijngrenser insikt i hur mikroskopisk struktur styr makroskopiska egenskaper.