fasetransformaties

Fasetransformaties zijn processen waarbij een materiaal verandert van de ene fase naar een andere, in termen van kristalstructuur of samenstelling. Ze treden op bij veranderingen in temperatuur, druk of chemische omgeving en komen voor in metalen, keramiek en polymeren. De verschillende fases hebben vaak uiteenlopende eigenschappen zoals hardheid, sterkte en ductiliteit.

Er bestaan twee hoofdtypen fasetransformaties: diffusie-gedragen transformaties en diffusionless transformaties. Diffusie-gedragen transformaties vereisen migratie van atomen en verlopen doorgaans langzaam; een bekend voorbeeld is de vorming van pearlite uit austeniet in koolstofstaal tijdens langzaam afkoelen. Diffusionless transformaties, waaronder martensitische transformaties, gebeuren snel en zonder langeafstandsdiffusie, waarbij de kristalstructuur abrupt verandert bij koeling of onder spanning.

Spinodale splitsing is een andere diffusie-gedreven route waarbij een enkele fase in twee samenstellingverschillende fasen uiteenvalt zonder nucleatie van een nieuw facedeel. Fasediagrammen worden vaak gebruikt om fasetransformaties te beschrijven: ze tonen stabiele en metastabiele fasen als functie van temperatuur en samenstelling.

De kinetics van fasetransformaties worden vaak beschreven met modellen zoals het Avrami-model voor nucleatie en groei; martensitische transformaties hebben vaak een eigen tijdsafhankelijke karakteristiek die verschilt van diffusiegedreven processen.

Fasetransformaties zijn cruciaal voor warmtebehandeling en materialenontwerp, omdat ze de micro-structuur bepalen en daarmee de sterkte, taaiheid en slijtvastheid beïnvloeden. Ze spelen ook een rol in shape-memory-materialen en andere slimme systemen.