¿Por qué los materiales HCP son frágiles mientras que los materiales FCC son dúctiles?

Por favor, aprenda algunas definiciones. Plano de deslizamiento: es el plano de mayor densidad atómica. Dirección de deslizamiento: es la dirección compacta DENTRO del plano de deslizamiento Sistema de deslizamiento = plano de deslizamiento y dirección de deslizamiento JUNTOS

ENTONCES; Se necesitan 5 sistemas de deslizamiento independientes para hacer dúctil un material policristalino.

HCP: tiene tres sistemas de deslizamiento (un plano y tres direcciones, lo que da 3x1 = 3 sistemas de deslizamiento, sabemos que se necesitan un mínimo de 5 sistemas de deslizamiento independientes para hacer que un material policristalino sea dúctil. Por lo tanto, HCP es frágil).

FCC: tiene 12 sistemas de deslizamiento (tres familias de planos {111} y cuatro familias de direcciones <110>, lo que da 3x4 = 12 sistemas de deslizamiento, que son más de 5 sistemas de deslizamiento independientes, por lo que FCC es dúctil.

BCC: tiene 48 sistemas de deslizamiento y se espera que sea más dúctil, pero es frágil (seis {110} familia de planos y dos <111> familia de direcciones = 6x2 = 12 sistemas de deslizamiento + seis {211} familia de planos y dos <111> familia de direcciones =6x2 = 12 sistemas de deslizamiento + seis {321} familia de planos y cuatro <111> familia de direcciones =6x4 = 24 sistemas de deslizamiento; gran total 12+12+24 = 48 sistemas de deslizamiento)

La estructura de celosía de BCC tiene demasiados sistemas de deslizamiento (48), aquí los sistemas de deslizamiento se INTERFIEREN O SE OBSTRUYEN MUTUAMENTE, por lo que el movimiento de deslizamiento en BCC se hace muy difícil y, por lo tanto, BCC es frágil.

Sí, y qué tan cerca están los aviones y, por supuesto, sus geometrías. Vea algunas buenas respuestas a continuación.

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

Podemos entender la fragilidad/ductilidad de los sólidos por su naturaleza de enlace. En todo sólido, los iones/átomos constituyentes se mantienen mediante enlaces primarios (covalente/iónico/metálico). Cuando aplicamos estrés, deformamos el átomo/iones de su red. Si el material puede aceptar la deformación al deformarse, lo llamamos dúctil. Los materiales dúctiles deben tener algún mecanismo para absorber los defectos que forman la tensión en su red. Los materiales quebradizos no pueden crear defectos en su red para absorber el estrés, por lo que se deforma hasta cierto estrés y luego se rompe repentinamente.

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

La estructura cristalina es importante porque contribuye a las propiedades de un material. Por ejemplo, es más fácil que los planos de los átomos se deslicen entre sí si esos planos están muy juntos. Por lo tanto, las estructuras reticulares con planos muy compactos permiten una mayor deformación plástica que las que no lo están. Además, las estructuras reticulares cúbicas permiten que se produzca un deslizamiento más fácilmente que las estructuras reticulares no cúbicas. Esto se debe a que su simetría proporciona planos compactos en varias direcciones. Una estructura cristalina cúbica centrada en la cara exhibirá más ductilidad (se deformará más fácilmente bajo carga antes de romperse) que una estructura cúbica centrada en el cuerpo. La red bcc, aunque cúbica, no está compactada y forma metales fuertes. El hierro alfa y el tungsteno tienen la forma bcc. La red fcc es cúbica y compacta y forma materiales más dúctiles. El hierro gamma, la plata, el oro y el plomo tienen estructuras fcc. Finalmente, las redes HCP están empaquetadas de forma compacta, pero no cúbicas. Los metales HCP como el cobalto y el zinc no son tan dúctiles como los metales FCC.

Interesante. En mi anterior trabajo de investigación en el laboratorio de termodinámica de física de metales, el enfoque estaba en el límite elástico que aquí caracteriza el cambio de deformación dúctil a frágil.

Los ingenieros mecánicos también tienen muchas otras caracterizaciones, como la "dureza" de un material bajo la abrasión superficial contra otro; y 'tenacidad' como el trabajo requerido para una unidad estándar de deformación.

Estábamos derivando la energía libre de recristalización de Helmotz a partir de la gráfica de Arrhenius de las ecuaciones de estado. Supongo que se podría llegar a inferencias termodinámicas similares con 'resistencia' en lugar de 'esfuerzo de fluencia', pero tal vez este último era más conveniente usando probadores de tensión de tracción.