korrelgroei

Korrelgroei is een proces in polycrystalline materialen waarbij de gemiddelde korrelmaat toeneemt tijdens warmtebehandeling, vooral bij hoge temperaturen. De drijvende kracht is de neiging van grain boundaries om de totale grensoppervlakte en daarmee de vrije energie te verkleinen. Dit vindt meestal plaats via diffusie langs de korrelgrenzen en in het bulkmateriaal, waardoor kleinere korrels verdwijnen en grotere korrels groeien. Het resultaat is een verschuiving in de microstructuur die lang genoeg tijd en temperatuur vereist.

Er bestaan twee hoofdtypen korrelgroei. Normal of normaal korrelgroei levert een geleidelijke, relatief gelijke vergroting van de korrels. Abnormale korrelgroei is het fenomeen waarbij enkele korrels aanzienlijk sneller groeien dan de rest, waardoor een sterk verstoorde, bimodale korrelgrootteverdeling ontstaat. Abnormale groei kan worden veroorzaakt door factoren zoals afwijkende oriëntaties, aanwezigheid van tweede-fasige deeltjes of lokale chemische omgevingen die grensbewegingen gunstiger maken.

Factoren die korrelgroei beïnvloeden zijn onder meer temperatuur en behandelingsduur, de chemische samenstelling van het materiaal, en de aanwezigheid van additieven of第二-fasige deeltjes die de beweging van korrelgrenzen kunnen remmen (Zener-pinning). Impure of gealtereerde systemen kunnen ook solutiedrag of pinning door precipitaten vertonen, wat korrelgroei kan stimuleren of onderdrukken. De initiële korrelstructuur en de belastingstoestand spelen eveneens een rol.

Korrelgroei beïnvloedt mechanische eigenschappen. Volgens de Hall-Petch relatie neemt de sterkte af naarmate de korrels groter worden, terwijl taaiheid en gehoorzaamheid aan bepaalde belastingscenario’s kunnen toenemen. Ook zaal- en creepgedrag, diffusieroutes en corrosie-eigenschappen hangen af van de korrelgrootte. Beheersing van korrelgroei gebeurt vaak via legering, dispersie van oxide- of carbidenpartikels, en gecontroleerde warmtebehandeling.

Analyse en kwantificatie gebeuren met optische microscopie, scanning electron microscopy en EBSD. De gemiddelde korrelgrootte kan worden bepaald met intercept- of lineaire methoden en wordt gebruikt om groeicurves te construeren bij gegeven temperatuur en tijd.