偏析 (材料)

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偏析 (材料)

出典: フリー百科事典『ウィキペディア（Wikipedia）』 (2024/07/19 08:13 UTC 版)

材料科学において、偏析（へんせき、segregation）とは、材料の特定領域において原子やイオン、分子が濃化する現象を意味する。

偏析は様々な材料において起こりうる。多結晶体では、転位や粒界、積層欠陥や二相界面に不純物が偏析する。溶液においては、表面や相境界において濃度の勾配が生じる。

応用

偏析は多結晶材料の特性に大きな影響を及ぼす^[1]。例えば、H、O、S、Pなどの元素は粒界脆化を誘起することが知られている。一方、BやCが粒界の強度を向上させたり、有害な元素を粒界から追い出したりするとの報告もある。

偏析の理論

母相中の欠陥濃度と偏析領域 (転位や粒界など) の欠陥濃度の関係について種々の理論モデルが提唱されている。

Langmuir-McLeanの吸着等温式

本モデルは粒界偏析に関する最初のモデル式であり、1957年にMcLeanにより提唱された^[2]。本モデルは、以下の仮定に基づいている。 1. 粒界は一様な偏析サイトの集合である。 2. 溶質原子間の相互作用が無視できる。 本モデルによると、母相と粒界のサイト占有率の間には次の関係がある。

${\displaystyle {\frac {X_{b}}{X_{b}^{0}-X_{b}}}={\frac {X_{c}}{1-X_{c}}}\exp \left({\frac {-\Delta G}{RT}}\right)}$