mikrorakenne

Mikrorakenne kuvaa materiaalin rakenteellista järjestystä mikroskooppisella mittakaavalla. Siinä ovat rakeet ja niiden rajat, faasien jakauma sekä erilaiset epäjatkuvuudet kuten dislokaatiot ja kaksinkertaiset rakenteet sekä pienet lisäfaasit ja epäpuhtaudet. Mikrorakenne vaikuttaa olennaisesti materiaalin ominaisuuksiin ja käytökseen.

Rakenne muodostuu valmistus- ja käsittelymenetelmien vaikutuksesta. Lämpökäsittely, valaminen, hitsaus sekä muut muokkausmuodot muuttavat rakeiden kokoa ja muotoa sekä faasien tilaa, pitoisuuksia ja epäpuhtauksien jakaumaa. Tästä syystä mikrorakenteen hallinta on keskeinen osa materiaalisuunnittelua.

Tutkimus- ja analyysimenetelmät sisältävät optisen mikroskopian sekä skannauksen elektronimikroskopian SEM, läpäisyelektronimikroskopian TEM ja EBSD-tekniikan. Lisäksi käytetään röntgensäteiden diffraktiota (XRD) faasien ja mikrorakenteen tunnistamiseen. Näytteenvalmistus vaatii usein kiillotusta ja etsausta, jotta rakeet, rajat ja faasit erottuvat selvästi.

Mikrorakenne selittää ja rajoittaa monia ominaisuuksia. Esimerkiksi metallien lujuus, kovuus, muovautuvuus ja väsymiskestävyys sekä korroosio- ja lämpö- sekä sähköominaisuudet riippuvat rakeiden koosta, faasien jakaumasta ja epäjatkuvuuksista sekä prosessoinnista.

Esimerkkejä ovat teräkset, joissa karkaistessa muodostuu martensiittinen mikrorakenne tai bainittinen mikrorakenne lämpökäsittelyllä, sekä keraamien pienet rakeet, jotka parantavat lujuutta ja kestävyyttä. Polymeerien mikrorakenne koostuu kristallisten ja amorfien alueiden sekä mahdollisista lamellaarisista rakenteista. Mikrorakenteen hallinta on keskeinen keino optimoida materiaaleja.