samenstellinggradiënt

Een samenstellinggradiënt is een ruimtelijke variatie in de chemische samenstelling van een materiaal langs één of meerdere richtingen. De lokale samenstelling c(x) kan variëren van het ene uiteinde van het materiaal naar het andere, waardoor eigenschappen zoals sterkte, hardheid of corrosiebestendigheid lokaal kunnen verschillen.

Oorzaken en typen: samenstellinggradiënten ontstaan tijdens productie of dienstverlening door diffusie tussen fasen, variatie in de toevoer van componenten tijdens de vorming of depositie, en door temperatuur- of drukgradiënten tijdens solidificatie. Gradaties kunnen lineair, exponentieel of complex zijn en kunnen betrekking hebben op één component of op meerdere componenten tegelijk.

Productie en fabricage: gradueel toegediende materialen of coatinglagen kunnen worden gemaakt via verschillende routes, zoals graduele chemische dampafzetting, sputterdepositie met veranderende flux, smelt- of legeringstechnieken met opeenvolgende fases, of additive manufacturing waarbij verschillende feedstocks stapsgewijs worden toegepast. Functie-gedragen materialen (FGMs) maken expliciet gebruik van compositiegradaties om gewenste spreiding van eigenschappen te realiseren.

Metrologie en karakterisering: karakterisering van samenstellinggradiënten gebeurt met technieken zoals lokale röntgenfluorescentie (XRF), energie- dispersieve X-ray spektroscopie (EDS) in elektronenmicroscopie, SIMS of atomar probe tomografie. De gradatiekenmerken worden uitgedrukt als lengte- of concentratieprofielen en de mate van homogeniteit langs de gewenste as.

Toepassingen: samenstellinggradiënten worden toegepast in functioneel gradueerde materialen, beschermende coatings, slijtvastheids- en corrosiebarrières, akoestiek en elektronica. Ze bieden mogelijkheden om eigenschappen af te stemmen op locatiespecifieke eisen zonder meerdere afzonderlijke componenten te combineren.

---