Rekristallisatie (materiaalkunde)

Rekristallisatie of ook herkristallisatie is een fysisch proces binnen vaste stoffen die uit kristallen bestaan. Doordat ze zich in een bepaalde toestand van druk en temperatuur bevinden zijn de kristallen van het materiaal instabiel en groeien nieuwe kristallen over de oude heen.

Een bekend voorbeeld is het "verijzen" van sneeuw, waarbij sneeuwkristallen zich omvormen naar ijskristallen. Andere voorbeelden zijn metamorfe processen in gesteenten, waarbij de mineralen in het gesteente wel kunnen reageren, maar de chemische samenstelling van het gesteente als geheel hetzelfde blijft. Bij rekristallisatie verandert de chemische samenstelling van het materiaal dus niet, in tegenstelling tot processen als metasomatisme in gesteenten.

Dynamisch versus statisch

Rekristallisatie komt op twee manieren voor:

• Statische rekristallisatie (Engels: solid-state recrystallisation) vindt plaats wanneer een materiaal in veranderde temperatuur-drukomstandigheden komt, waar de kristallen instabiel zijn.
• Dynamische rekristallisatie (Engels: dynamic recrystallisation) vindt plaats als er een evenwicht is tussen de omstandigheden die het materiaal deformeren (zoals mechanische spanning en schuifspanning) en de vorming en groei van de nieuwe kristallen. Zo gauw de omstandigheden veranderen zal het evenwicht verschuiven.

Microschaalmechanismen van rekristallisatie

Rekristallisatie kan plaatsvinden door de volgende mechanismen, die door diffusie van ionen in het kristalrooster verlopen:

• Grain Boundary Migration (soms afgekort GBM), waarbij ionen zich op de grens tussen twee kristallen verplaatsen (diffusion creep) van het minder stabiele naar het stabielere kristal;
• Subgrain Rotation (afgekort SR) waarbij verplaatsing van dislocaties (dislocation creep) in afzonderlijke kristallen ervoor zorgt dat nieuwe kristalgrenzen ontstaan in bestaande kristallen, waarbij een deel van het kristal in zijn geheel roteert ten opzichte van de rest en een subgrain gaat vormen.