Warum sind HCP-Materialien spröde, während FCC-Materialien duktil sind?

lernen Sie bitte ein paar Definitionen Gleitebene – ist die Ebene mit der größten atomaren Dichte. Gleitrichtung – ist die dicht gepackte Richtung INNERHALB der Gleitebene Gleitsystem = Gleitebene und Gleitrichtung ZUSAMMEN

DANN; 5 unabhängige Gleitsysteme sind notwendig, um ein polykristallines Material duktil zu machen.

HCP - Hat drei Gleitsysteme (eine Ebene und drei Richtungen, was 3 x 1 = 3 Gleitsysteme ergibt, wir wissen, dass mindestens 5 unabhängige Gleitsysteme erforderlich sind, um ein polykristallines Material duktil zu machen. Daher ist HCP spröde.

FCC – hat 12 Gleitsysteme (drei {111}-Familien von Ebenen und vier <110>-Familien von Richtungen, was 3x4 = 12 Gleitsysteme ergibt, was mehr als 5 unabhängige Gleitsysteme sind, daher ist FCC duktil.

BCC – hat 48 Gleitsysteme und erwartet eine bessere Duktilität, ist aber spröde (sechs {110}-Familie von Ebenen und zwei <111>-Familie von Richtungen = 6x2 = 12 Gleitsysteme + sechs {211}-Familie von Ebenen und zwei <111>-Familien Richtungen =6x2 = 12 Gleitsysteme + sechs {321} Ebenenfamilien und vier <111> Richtungsfamilien =6x4 = 24 Gleitsysteme; Gesamtsumme 12+12+24 = 48 Gleitsysteme)

Die BCC-Gitterstruktur hat zu viele Gleitsysteme (48), hier stören sich die Gleitsysteme gegenseitig oder behindern sich gegenseitig, daher wird die Gleitbewegung im BCC sehr erschwert, wodurch das BCC spröde wird.

Ja und wie dicht die Flugzeuge gepackt sind und natürlich ihre Geometrien. Sehen Sie unten einige gute Antworten.

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

Wir können die Sprödigkeit/Dehnbarkeit von Festkörpern aus ihrer Bindungsnatur verstehen. In jedem Festkörper werden die konstituierenden Atome/Ionen durch primäre Bindungen (kovalent/ionisch/metallisch) gehalten. Wenn wir Stress anwenden, verformen wir das Atom/die Ionen aus seinem Gitter. Wenn das Material die Verformung annehmen kann, indem es gedehnt wird, nennen wir es duktil. Spröde Materialien können keine Defekte in ihrem Gitter erzeugen, um Spannungen zu absorbieren, daher verformen sie sich bis zu einer bestimmten Spannung und brechen dann plötzlich.

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

Kristallstruktur ist wichtig, weil sie zu den Eigenschaften eines Materials beiträgt. Beispielsweise können Atomebenen leichter aneinander vorbeigleiten, wenn diese Ebenen dicht gepackt sind. Daher erlauben Gitterstrukturen mit dicht gepackten Ebenen eine stärkere plastische Verformung als solche, die nicht dicht gepackt sind. Außerdem ermöglichen kubische Gitterstrukturen ein leichteres Auftreten von Schlupf als nicht-kubische Gitter. Dies liegt daran, dass ihre Symmetrie in mehreren Richtungen dicht gepackte Ebenen bereitstellt. Eine flächenzentrierte kubische Kristallstruktur zeigt eine größere Duktilität (verformt sich unter Last leichter, bevor sie bricht) als eine raumzentrierte kubische Struktur. Das bcc-Gitter ist, obwohl es kubisch ist, nicht dicht gepackt und bildet starke Metalle. Alpha-Eisen und Wolfram haben die bcc-Form. Das fcc-Gitter ist sowohl kubisch als auch dicht gepackt und bildet duktilere Materialien. Gamma-Eisen, Silber, Gold und Blei haben fcc-Strukturen. Schließlich sind HCP-Gitter dicht gepackt, aber nicht kubisch. HCP-Metalle wie Kobalt und Zink sind nicht so duktil wie die fcc-Metalle.

Interessant. In meiner bisherigen Forschungsarbeit im Metallphysik-Thermodynamik-Labor lag der Schwerpunkt auf der Fließspannung, die hier den Wechsel von duktiler zu spröder Verformung charakterisiert.

Maschinenbauingenieure haben auch viele andere Charakterisierungen, wie z. B. die „Härte“ eines Materials unter Oberflächenabrieb gegen ein anderes; und „Zähigkeit“ als die Arbeit, die für eine Standard-Verformungseinheit erforderlich ist.

Wir leiteten die freie Energie der Helmotz-Rekristallisation aus dem Arrhenius-Diagramm der Zustandsgleichungen ab. Ich nehme an, ähnliche thermodynamische Schlussfolgerungen könnten mit „Zähigkeit“ anstelle von „Streckgrenze“ erreicht werden, aber vielleicht war letzteres mit Zugspannungsprüfgeräten bequemer.