Orientacja krystalograficzna

Orientacja krystalograficzna – ułożenie przestrzenne sieci krystalicznej monokryształu w stosunku do zewnętrznego układu odniesienia (np. krawędzi i płaszczyzn ograniczających kryształ)^[1]. W materiałach polikrystalicznych determinuje wzajemne ułożenie sieci poszczególnych ziaren krystalicznych, czyli teksturę krystaliczną^[1][2].

Powierzchnia elementu wykonanego z molibdenu o strukturze polikrystalicznej. Widoczna przypadkowa orientacja poszczególnych ziaren krystalicznych

Symulacja obrazów dyfrakcyjnych promieni rentgenowskich w zależności od orientacji monokryształu

Wpływ orientacji krystalograficznej na właściwości materiału

Kryształy wykazują anizotropię, czyli zależność właściwości od kierunku. W materiałach polikrystalicznych orientacja krystalograficzna ziaren jest przypadkowa, a w efekcie ich właściwości uśredniają się i materiał jest izotropowy^[3]. Izotropia może być cechą pożądaną, np. przy głębokim wytłaczaniu blach, podczas którego metal powinien przemieszczać się równomiernie we wszystkich kierunkach^[1]. W niektórych zastosowaniach dąży się jednak do anizotropii poprzez uzyskanie uporządkowanej orientacji krystalograficznej. Np. łopatki turbin silników turboodrzutowych wytwarza się w komputerowo sterowanym procesie kierunkowego krzepnięcia, aby uzyskać pożądaną orientację krystaliczną, dzięki czemu mają lepszą odporność na wysoką temperaturę^[4]. Z kolei monokryształy kwarcu wywarza się z wykorzystaniem zarodków krystalizacji o zdefiniowanej orientacji krystalograficznej^[5]. Stwierdzono też, że uporządkowana orientacja krystalograficzna mikrokryształów grafitu w elektrodach może zostać wymuszona przez prowadzenie procesu formowania elektrody w silnym stałym polu magnetycznym. Akumulatory litowo-jonowe z tak wytworzonymi elektrodami ładują się blisko trzy razy szybciej niż z elektrodami standardowymi, z przypadkową orientacją^[6]. Orientacja krystalograficzna wpływa również na właściwości chemiczne produktu, np. aktywność katalizatorów. Przykładowo reakcja N
2 + 3H
2 → 2NH
3 zachodzi najefektywniej na powierzchniach (111) kryształów żelaza^[7]. Zróżnicowana reaktywność poszczególnych płaszczyzn krystalograficznych pozwala na ich uwidocznienie poprzez trawienie chemiczne stopów polikrystalicznych. Ziarna, które mają wystawione na działanie odczynnika bardziej reaktywne płaszczyzny, ulegają szybszemu strawieniu, pozostawiając ziarna o innej orientacji. Uzyskane płaszczyzny różnie zorientowanych mikrokryształów można zaobserwować pod mikroskopem lub wykorzystując zjawisko interferencji światła^[8].