Bordo di grano

In cristallografia, con il termine bordo di grano si indica l'interfaccia tra due grani (anche detti "cristalliti") di un materiale policristallino. I bordi di grano sono difetti cristallini principalmente di metalli. Trattandosi di difetti cristallini, all'aumentare dei bordi di grano diminuisce la conduttività termica e la conduttività elettrica del materiale.

Rappresentazione di un bordo di grano tra due cristalliti.

Rappresentazione della struttura di un materiale policristallino (i bordi di grano sono evidenziati in giallo).

È l'interfaccia tra due cristalli diversi e solo nel raro caso i due cristalli siano perfettamente allineati allora il bordo non c'è.

I bordi di grano hanno 5 gradi di libertà: 3 rotazionali e 2 traslazionali.

In corrispondenza dei bordi di grano si ha un'elevata energia interfacciale e forze di legame minori rispetto ai cristalliti, per cui nei bordi di grano è facilitata la corrosione e la precipitazione di nuove fasi a partire dal solido circostante. I bordi di grano sono inoltre direttamente coinvolti nel meccanismo dello scorrimento viscoso.

I bordi di grano ostacolano il propagarsi delle dislocazioni attraverso il materiale, per cui materiali con cristalliti di dimensioni minori presentano caratteristiche meccaniche migliori; ad esempio secondo la legge di Hall-Petch la resistenza allo snervamento aumenta con l'inverso della radice quadrata della dimensione del grano:^[1]

${\displaystyle \sigma _{s}=\sigma _{0}+{\frac {k_{y}}{\sqrt {d}}}}$

essendo:

• ${\displaystyle \sigma _{s}}$: tensione di snervamento;
• ${\displaystyle \sigma _{0}}$ e k_y: costanti sperimentali che dipendono dal materiale;
• d: dimensione del grano.