Hva er en Grain Boundary?

April 23  by Eliza

Når det ytre av et fast materiale som er polert og deretter etset med syre, kan linjene sees på overflaten via et lysmikroskop. Disse linjene er korngrensene, eller linjene som markerer ytterkanten av korn, krystall-lignende figurer som danner som materiale kjøler fra flytende til fast. Solids som ikke danner korn kalles amorphic, fordi atomene komponere dem ikke organisere inn i mønstre som de gjør i krystallinske faste stoffer.

Kornene i krystallinske materialer dannes på samme måte som snøfnugg krystaller som gjør vannet fryser. Før en væske fryser, er det steder inne som er kjøligere enn resten av fluidet. Kornet vokser fra disse områdene utover inntil det når en annen korn og stopper. Når all væsken mellom kornene vokser mot hverandre har frosset til en fast, korngrenseformer som veksten stopper.

Gode ​​eksempler på krystallinske faste stoffer er metaller og metallegeringer. Metallurger, som handler med å designe egenskaper til metaller, finner ut at korn grensen er viktig i å endre funksjonen av metaller for ulike bruksområder. Størrelsen og formen av kornene og deres grenser kan endres ved oppvarming og avkjøling av metallet med forskjellige hastigheter, eller ved kaldbearbeiding kornene, tynning dem ved å komprimere dem under påvirkning ved romtemperatur.

For å endre en metallets egenskaper, er det utsatt for nok varme slik at korngrensene oppløse og reform, en prosess som kalles annealing, hvor tregere kjølehastighet, jo større størrelse kornet dannet. Når en metalldelen er stresset, de feil og hull i atom lag av metall, kalt dislokasjoner, bevege seg fra inne i kornet mot dens korngrense. Dersom metallet blir avkjølt raskt, kornene har mindre tid til å vokse, og de blir mindre, og dislokasjoner møte opp med motsette grenser, å tilsette styrken til metallet - små Kornet jernlegeringer, f.eks. Hvis metallet kjøles langsomt, kornene er større, fordi dislokasjoner har mer tid til å bevege seg mot grensen uten at starten av et større hull eller sprekk. Store korn er sett i metaller, som kobber og aluminium, som er formbart, lett strekker seg og er sene til å sprekke.

Den korngrense er området på overflaten av korn som er mer utsatt for både korrosive angrep av kjemiske forurensninger og tvunget sprekkvekst som med tiden kan føre til svikt eller brudd, av en metalldel. Metaller med små korn tendens til å være sterkere enn større spesifiserte metaller, men har en økt mulighet for sprekkdannelser på sine grenser, tending å gjøre dem sprø og fikk dem til å bryte uten forvarsel. Sprekker i seigmetalldeler, for eksempel aluminiumslegeringer som brukes i jetfly, med noen forskyvninger på sine korngrensene, vokser sakte. De kan spores trygt over tid for å forutsi hvor mye liv igjen i en metalldel, eller hvor mye tid den delen har før kan det ikke lenger fungerer som de skal.