Para quantificar as características microestruturais, tanto as propriedades morfológicas quanto as do material devem ser caracterizadas. O processamento de imagens é uma técnica muito eficaz para determinar características morfológicas, como fração de volume, morfologia de inclusão,[2]​ vazios,[3]​ e orientações cristalinas. Para fazer micrografias, a microscopia óptica e eletrônica são comumente usadas.

Para determinar propriedades de materiais, a nanoindentação é uma técnica adequada para determinar propriedades de elementos cujo tamanho é da ordem de mícrons e submícrons, para os quais testes convencionais não são viáveis. Ensaios mecânicos convencionais, como ensaios de tração ou análise mecânica dinâmica, só podem quantificar propriedades macroscópicas sem qualquer indicação de propriedades microestruturais. No entanto, a nanoindentação pode ser utilizada para a determinação de propriedades microestruturais locais de materiais homogêneos e heterogêneos. Microestruturas[4]​ também podem ser caracterizadas por modelos estatísticos de ordem superior através dos quais um conjunto de propriedades estatísticas complexas é extraído de imagens. Por sua vez, essas propriedades podem ser usadas para produzir vários outros modelos estocásticos.[5][6][7]​.

Microestruturas simuladas por computador, ou microestruturas sintéticas, são geradas para replicar as características de microestruturas reais. Eles são usados ​​para investigar qual característica microestrutural é importante para uma determinada propriedade. Para garantir a equivalência estatística entre microestruturas geradas e reais, as microestruturas são modificadas após a geração para corresponder às estatísticas de uma microestrutura real. Tal procedimento permite a geração de um número teoricamente infinito de microestruturas simuladas por computador que são estatisticamente iguais (têm as mesmas estatísticas), mas estocasticamente diferentes (têm configurações diferentes).[3]​[8]​.

Um poro numa microestrutura, a menos que desejado, é uma desvantagem para as propriedades do material. Na verdade, em quase todos os materiais, um poro será o ponto de partida para o aparecimento de uma ruptura, tornando-se o ponto de partida de uma fissura. Além disso, geralmente são bastante difíceis de remover. As técnicas descritas abaixo envolvem um processo de alta temperatura. No entanto, mesmo esses processos podem por vezes tornar o poro ainda maior. Poros com grande número de coordenação (cercados por muitas partículas) tendem a crescer durante processos térmicos. Isso ocorre porque a energia térmica passa a ser uma força motriz para o crescimento das partículas que irão induzir o crescimento do poro, uma vez que o alto número de coordenação impede o crescimento em direção ao poro.

Para muitos materiais, pode-se observar no diagrama de fases que múltiplas fases podem existir ao mesmo tempo. Essas diferentes fases podem exibir uma estrutura cristalina diferente, exibindo assim diferentes propriedades mecânicas.[9]​ Além disso, diferentes fases também exibem microestruturas diferentes (como tamanho e orientação de grão).[10]​ Este fenômeno também pode melhorar algumas propriedades mecânicas, pois pode induzir a deflexão da trinca, o que atrasa a ruptura final, pois cria um caminho de trinca mais tortuoso em uma microestrutura mais espessa.[11]​.

Em alguns casos, a simples mudança na forma como o material é processado pode influenciar sua microestrutura. Um exemplo é a liga de titânio TiAl6V4.[12]​ Sua microestrutura e propriedades mecânicas são melhoradas por SLM (selective laser melting), que é uma técnica de impressão 3D que utiliza pó e funde as partículas com um laser de alta potência.[13]​ Outras técnicas convencionais para melhorar a microestrutura são os processos térmicos.[14]​.

Esses processos são baseados no princípio de que um aumento na temperatura induzirá a redução ou aniquilação dos poros.[15]​ A prensagem isostática a quente (HIP) é um processo de fabricação usado para reduzir a porosidade dos metais e aumentar a densidade de muitos materiais cerâmicos, melhorando assim as propriedades mecânicas e a trabalhabilidade do material.[16]​.

O processo HIP expõe o material desejado à pressão isostática do gás, bem como à alta temperatura em um recipiente selado (alta pressão). O gás deve ser quimicamente inerte para que não ocorra nenhuma reação entre ele e a amostra, por isso normalmente se utiliza argônio. A pressão é obtida simplesmente aplicando calor ao recipiente hermeticamente fechado. Porém, alguns sistemas também associam o bombeamento de gás ao processo para atingir o nível de pressão necessário. A pressão aplicada aos materiais é igual e vem de todas as direções (daí o termo “isostático”). Quando as peças fundidas são tratadas com HIP, a aplicação simultânea de calor e pressão elimina vazios internos e microporosidade através de uma combinação de deformação plástica, fluência e ligação por difusão; Este processo melhora a resistência à fadiga do componente.[18]​.

• - O Wikimedia Commons hospeda uma categoria multimídia sobre Microestrutura.

Para quantificar as características microestruturais, tanto as propriedades morfológicas quanto as do material devem ser caracterizadas. O processamento de imagens é uma técnica muito eficaz para determinar características morfológicas, como fração de volume, morfologia de inclusão,[2]​ vazios,[3]​ e orientações cristalinas. Para fazer micrografias, a microscopia óptica e eletrônica são comumente usadas.

Para determinar propriedades de materiais, a nanoindentação é uma técnica adequada para determinar propriedades de elementos cujo tamanho é da ordem de mícrons e submícrons, para os quais testes convencionais não são viáveis. Ensaios mecânicos convencionais, como ensaios de tração ou análise mecânica dinâmica, só podem quantificar propriedades macroscópicas sem qualquer indicação de propriedades microestruturais. No entanto, a nanoindentação pode ser utilizada para a determinação de propriedades microestruturais locais de materiais homogêneos e heterogêneos. Microestruturas[4]​ também podem ser caracterizadas por modelos estatísticos de ordem superior através dos quais um conjunto de propriedades estatísticas complexas é extraído de imagens. Por sua vez, essas propriedades podem ser usadas para produzir vários outros modelos estocásticos.[5][6][7]​.

Microestruturas simuladas por computador, ou microestruturas sintéticas, são geradas para replicar as características de microestruturas reais. Eles são usados ​​para investigar qual característica microestrutural é importante para uma determinada propriedade. Para garantir a equivalência estatística entre microestruturas geradas e reais, as microestruturas são modificadas após a geração para corresponder às estatísticas de uma microestrutura real. Tal procedimento permite a geração de um número teoricamente infinito de microestruturas simuladas por computador que são estatisticamente iguais (têm as mesmas estatísticas), mas estocasticamente diferentes (têm configurações diferentes).[3]​[8]​.

Um poro numa microestrutura, a menos que desejado, é uma desvantagem para as propriedades do material. Na verdade, em quase todos os materiais, um poro será o ponto de partida para o aparecimento de uma ruptura, tornando-se o ponto de partida de uma fissura. Além disso, geralmente são bastante difíceis de remover. As técnicas descritas abaixo envolvem um processo de alta temperatura. No entanto, mesmo esses processos podem por vezes tornar o poro ainda maior. Poros com grande número de coordenação (cercados por muitas partículas) tendem a crescer durante processos térmicos. Isso ocorre porque a energia térmica passa a ser uma força motriz para o crescimento das partículas que irão induzir o crescimento do poro, uma vez que o alto número de coordenação impede o crescimento em direção ao poro.

Para muitos materiais, pode-se observar no diagrama de fases que múltiplas fases podem existir ao mesmo tempo. Essas diferentes fases podem exibir uma estrutura cristalina diferente, exibindo assim diferentes propriedades mecânicas.[9]​ Além disso, diferentes fases também exibem microestruturas diferentes (como tamanho e orientação de grão).[10]​ Este fenômeno também pode melhorar algumas propriedades mecânicas, pois pode induzir a deflexão da trinca, o que atrasa a ruptura final, pois cria um caminho de trinca mais tortuoso em uma microestrutura mais espessa.[11]​.

Em alguns casos, a simples mudança na forma como o material é processado pode influenciar sua microestrutura. Um exemplo é a liga de titânio TiAl6V4.[12]​ Sua microestrutura e propriedades mecânicas são melhoradas por SLM (selective laser melting), que é uma técnica de impressão 3D que utiliza pó e funde as partículas com um laser de alta potência.[13]​ Outras técnicas convencionais para melhorar a microestrutura são os processos térmicos.[14]​.

Esses processos são baseados no princípio de que um aumento na temperatura induzirá a redução ou aniquilação dos poros.[15]​ A prensagem isostática a quente (HIP) é um processo de fabricação usado para reduzir a porosidade dos metais e aumentar a densidade de muitos materiais cerâmicos, melhorando assim as propriedades mecânicas e a trabalhabilidade do material.[16]​.

O processo HIP expõe o material desejado à pressão isostática do gás, bem como à alta temperatura em um recipiente selado (alta pressão). O gás deve ser quimicamente inerte para que não ocorra nenhuma reação entre ele e a amostra, por isso normalmente se utiliza argônio. A pressão é obtida simplesmente aplicando calor ao recipiente hermeticamente fechado. Porém, alguns sistemas também associam o bombeamento de gás ao processo para atingir o nível de pressão necessário. A pressão aplicada aos materiais é igual e vem de todas as direções (daí o termo “isostático”). Quando as peças fundidas são tratadas com HIP, a aplicação simultânea de calor e pressão elimina vazios internos e microporosidade através de uma combinação de deformação plástica, fluência e ligação por difusão; Este processo melhora a resistência à fadiga do componente.[18]​.

• - O Wikimedia Commons hospeda uma categoria multimídia sobre Microestrutura.