Аномальный рост зерна
-
Аномальный рост зерен
- Явление роста зерен, при котором энергетически выгодные зерна быстро растут в матрице из мелких зерен.
- Приводит к бимодальному распределению зерен по размеру.
- В керамических материалах может образовывать удлиненные призматические зерна.
-
Механизмы аномального роста зерен
- Наблюдается в системах с включениями вторичной фазы, осадками или примесями.
- Системы с сильно анизотропной поверхностной энергией.
- Системы, далекие от химического равновесия.
- Происходит из-за высоких локальных скоростей миграции поверхности раздела.
-
Спонтанная активация границ зерен
- Исследования показали, что спонтанная активация границ зерен приводит к вращению и росту зерен.
- Вращение может происходить неравномерно из-за конкуренции с окружающими зернами.
- Эффект усиливается при плавлении границ зерен.
-
Значимость аномального роста зерен
- В спекании керамических материалов может снизить твердость из-за эффекта Холла-Петча.
- Контролируемое введение легирующих добавок может придать волокнистость керамическим материалам.
- Нежелателен в пьезоэлектрической керамике из-за ухудшения пьезоэлектрического эффекта.
-
Примеры систем
- Рутил (TiO2) кристаллизуется из исходной фазы анатаза в виде аномально крупных зерен.
- Оксид алюминия (Al2O3) с примесями диоксида кремния и/или иттрия проявляет агрессивность.
- Титанат бария (BaTiO3) с избытком TiO2 приводит к аномальному росту зерен.
- Карбид вольфрама проявляет повышенную степень ограненности зерен в присутствии жидкой кобальтсодержащей фазы.
- Нитрид кремния (Si3N4) может проявлять AGG в зависимости от распределения β-фазы.
- Карбид кремния обладает повышенной вязкостью к разрушению благодаря AGG.
- Ниобат стронция-бария проявляет агрессивное действие, влияющее на электронные характеристики.
- Системы титаната кальция (CaTiO3), легированные BaO, проявляют AGG без образования жидкости.