Аномальный или прерывистый рост зерен, также называемый преувеличенным или ростом зерен вторичной рекристаллизации, представляет собой явление роста зерен, при котором определенные энергетически выгодные зерна (кристаллиты) быстро растут в матрице более мелких зерен, что приводит к бимодальному распределению размеров зерен.
В керамических материалах это явление может привести к образованию удлиненных призматических, игольчатых (игольчатых) зерен в уплотненной матрице. Такая микроструктура имеет потенциал для улучшения вязкости разрушения, препятствуя распространению трещин.
Механизмы
Аномальный рост зерен (AGG) встречается в металлических или керамических системах, проявляющих одну или несколько из следующих характеристик:
Аномальный рост зерна происходит из-за очень высоких локальных скоростей миграции интерфейса и усиливается локализованным образованием жидкости на границах зерна. В 2023 году Лисс и др.
показали, что спонтанная активация границы зерна открывает пути диффузии, что приводит к активации одного зерна в ином случае неактивной микроструктуре и позволяет зерну вращаться и объединяться с соседним зерном. Однако из-за конкуренции с окружающими зернами вращение может происходить хаотично. В сочетании со спонтанной активацией это делает аномальный рост зерна в значительной степени хаотичным процессом. Хотя активация границ зерна (приводящая к вращению и росту) может происходить при температурах значительно ниже температур, необходимых для частичного плавления границ зерна, эффект усиливается, когда происходит плавление.
Значение
При спекании керамических материалов аномальный рост зерен часто рассматривается как нежелательное явление, поскольку быстро растущие зерна могут снизить твердость основного материала за счет эффектов типа Холла-Петча. Однако контролируемое введение легирующих добавок для достижения контролируемого AGG может использоваться для придания волокнистой жесткости керамическим материалам. Кроме того, AGG нежелателен в пьезоэлектрической керамике, поскольку может ухудшить пьезоэлектрический эффект.
