확산구동재결정 (Diffusion Induced Recrystallization, DIR)

확산 구동 재결정(Diffusion Induced Recrystallization, DIR)은 재료의 열처리 등으로 인해 일어나는 원자의 확산으로 인해 재결정되는 과정입니다. 재결정은 물질이 내부 에너지 상태가 낮은 새로운 결정립을 형성하는 구조적 변화를 겪는 과정을 말합니다. 이 과정은 일반적으로 소성 변형을 거친 금속을 고온으로 가열했을 때 관찰됩니다.

 

소성 변형 중에 인가된 응력으로 인해 금속의 결정립은 이동하거나 재배치 등이 발생하게 됩니다. 이로 인해 전위(dislocation)이나 다른 결함들이 발생하여 물질 내부의 잔류 응력 즉, 에너지가 증가하게 됩니다. 이런 상태의 재료를 고온에서 열처리하게 되면, 확산이 일어나게 되고, 더 안정한 형태로 재배열되기 시작합니다. 이 과정에서 새로운 결정립계를 형성하게 됩니다. 

 

DIR이 일어나는 영역의 경우, 원자의 빠른 확산 경로(diffusion path)로 작용하는 전위와 같은 결함의 존재에 의해 원자의 확산이 빨라지게 됩니다. 그 결과, 재결정 과정이 가속화되고, 새로운 결정립이 일반적인 열처리 과정에서 형성되는 것보다 더 빠르게 형성됩니다.

 

DIR은 냉간 압연 또는 다양한 소성 변형을 겪은 금속 재료에서 일반적으로 관찰됩니다. 재료의 결정립 크기를 제어하는데 응용될 수 있고, 강도 및 연성과 같은 금속재료의 기계적 특성을 개선할 수 있습니다. 또한 DIR은 적층 결함 에너지(stacking fault energy)가 낮거나 일반적인 방법을 사용하여 처리하기 어려운 재료에서 미세조직을 만드는 데 사용될 수 있습니다.

 

참고

https://www.jstage.jst.go.jp/article/matertrans/61/1/61_MT-M2019174/_html/-char/en

Kinetics of Diffusion Induced Recrystallization in the Cu(Al) System

https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S1359645421009150

Diffusion-induced recrystallization during the early stages of solid-state dewetting of Ni-Pt bilayers

https://sciencetech.tistory.com/entry/High-Diffusivity-Paths

고체 내 확산 경로 / Diffusion Paths in solid

https://sciencetech.tistory.com/entry/%EA%B2%B0%EC%A0%95-%EC%A4%91%EC%9D%98-%EC%A0%84%EC%9C%84dislocation

결정 중의 전위(dislocation)