Почему материалы HCP хрупкие, а материалы FCC пластичные?

пожалуйста, выучите несколько определений Плоскость скольжения – это плоскость наибольшей атомной плотности. Направление скольжения – направление плотной упаковки ВНУТРИ плоскости скольжения. Система скольжения = плоскость скольжения и направление скольжения ВМЕСТЕ.

ЗАТЕМ; Для придания пластичности поликристаллическому материалу необходимы 5 независимых систем скольжения.

HCP - имеет три системы скольжения (одна плоскость и три направления, что дает 3x1 = 3 системы скольжения, мы знаем, что минимум 5 независимых систем скольжения необходимы, чтобы сделать поликристаллический материал пластичным. Следовательно, HCP является хрупким.

FCC - имеет 12 систем скольжения (три семейства {111} плоскостей и четыре семейства <110> направлений, что дает 3x4 = 12 систем скольжения, что составляет более 5 независимых систем скольжения, поэтому FCC пластичен.

BCC - имеет 48 систем скольжения и ожидается более высокая пластичность, но он хрупкий (шесть {110} семейств плоскостей и два <111> семейства направлений = 6x2 = 12 систем скольжения + шесть {211} семейств плоскостей и два семейства <111> направлений =6x2 = 12 систем скольжения + шесть семейств {321} плоскостей и четыре семейства направлений <111> =6x4 = 24 системы скольжения; всего 12+12+24 = 48 систем скольжения)

Решетчатая структура ОЦК имеет слишком много систем скольжения (48), здесь системы скольжения МЕШАЮТ ИЛИ ВЗАИМНО ПРЕПЯТСТВУЮТ друг другу, поэтому движение скольжения в ОЦК очень затруднено, поэтому ОЦК является хрупким.

Да и как плотно уложены плоскости ну и конечно их геометрия. Смотрите несколько хороших ответов ниже.

Источник: http://www.researchgate.net/post/What_actually_makes_a_material_ductile_or_brittle .

Мы можем понять хрупкость/пластичность твердых тел по характеру их связи. В каждом твердом теле составляющие атомы/ионы удерживаются первичными связями (ковалентными/ионными/металлическими). Когда мы применяем напряжение, мы деформируем атом/ион из его решетки. Если материал может воспринять деформацию за счет напряжения, мы называем его пластичным. Пластичные материалы должны иметь какой-то механизм для поглощения дефектов, формирующих напряжение, в своей решетке. Хрупкие материалы не могут создать дефект в своей решетке, чтобы поглотить напряжение, поэтому он деформируется до определенного напряжения, а затем внезапно ломается.

Источник https://www.physicsforums.com/threads/why-is-fcc-more-ductile-than-bcc.550403/

Кристаллическая структура важна, потому что она влияет на свойства материала. Например, плоскостям атомов легче скользить друг относительно друга, если эти плоскости плотно упакованы. Следовательно, решетчатые структуры с плотно упакованными плоскостями допускают большую пластическую деформацию, чем те, которые не плотно упакованы. Кроме того, кубические решетки позволяют проскальзывать легче, чем некубические решетки. Это связано с тем, что их симметрия обеспечивает плотно упакованные плоскости в нескольких направлениях. Гранецентрированная кубическая кристаллическая структура будет проявлять большую пластичность (более легко деформируется под нагрузкой перед разрушением), чем объемноцентрированная кубическая структура. ОЦК-решетка, хотя и кубическая, не плотно упакована и образует прочные металлы. Альфа-железо и вольфрам имеют ОЦК форму. Решетка ГЦК является одновременно кубической и плотно упакованной и образует более пластичные материалы. Гамма-железо, серебро, золото и свинец имеют структуру ГЦК. Наконец, решетки ГПУ плотно упакованы, но не кубичны. ГПУ-металлы, такие как кобальт и цинк, не такие пластичные, как ГЦК-металлы.

Интересный. В моей прошлой исследовательской работе в лаборатории термодинамики физики металлов основное внимание уделялось пределу текучести, который здесь характеризует переход от пластичной деформации к хрупкой.

У инженеров-механиков также есть много других характеристик, таких как «твердость» одного материала при истирании поверхности другого; и «вязкость» как работа, необходимая для стандартной единицы деформации.

Мы получали свободную энергию рекристаллизации Гельмотца из графика Аррениуса уравнений состояния. Я предполагаю, что аналогичные термодинамические выводы можно было бы сделать, используя «вязкость» вместо «напряжения текучести», но, возможно, последнее было более удобным с использованием тестеров напряжения при растяжении.