以下哪种晶体结构具有最高的塑性变形能力?A. 面心立方 (FCC)B. 密排六方 (HCP)C. 体心立方 (BCC)D. 简单立方 (SC)
A. 面心立方 (FCC)
B. 密排六方 (HCP)
C. 体心立方 (BCC)
D. 简单立方 (SC)
题目解答
答案
解析
本题考查不同晶体结构的塑性变形能力相关知识。解题思路是分析每种晶体结构的特点,特别是与塑性变形能力密切相关的滑移系数量,通过比较不同晶体结构滑移系的多少来判断其塑性变形能力的高低。
1. 面心立方(FCC)结构分析
面心立方结构具有 12 个滑移系。滑移系是晶体中原子能够发生相对滑动的晶面和晶向的组合。在面心立方结构中,有 4 个{111}晶面族,每个{111}晶面族上有 3 个<110>晶向,根据滑移系的计算方法,滑移系数量为晶面族数量乘以每个晶面族上的晶向数量,即 $4\times3 = 12$ 个。众多的滑移系使得面心立方结构在受力时,原子可以通过不同的滑移系进行滑动,从而更容易发生塑性变形。
2. 密排六方(HCP)结构分析
密排六方结构的滑移系相对较少,通常只有 3 个。其主要滑移面为基面{0001},基面上有 3 个<11$\overline{2}$0>晶向,所以滑移系数量为 $1\times3 = 3$ 个。较少的滑移系限制了原子的滑动方式,使得密排六方结构的塑性变形能力相对较差。
3. 体心立方(BCC)结构分析
体心立方结构有 48 个滑移系,但其中只有 12 个是容易开动的。体心立方结构有 6 个{110}晶面族,每个{110}晶面族上有 6 个<111>晶向,理论上滑移系数量为 $6\times6 = 36$ 个;还有 6 个{112}晶面族,每个{112}晶面族上有 6 个<111>晶向,这部分滑移系数量为 $6\times6 = 36$ 个,总共 $36 + 36 = 72$ 个,但实际容易开动的只有 12 个。虽然有较多的滑移系,但由于只有部分容易开动,其塑性变形能力不如面心立方结构。
4. 简单立方(SC)结构分析
简单立方结构的滑移系更少,只有 6 个。其滑移面为{100}晶面族,有 6 个{100}晶面族,每个{100}晶面族上有 1 个<100>晶向,所以滑移系数量为 $6\times1 = 6$ 个。较少的滑移系使得简单立方结构的塑性变形能力很差。
通过以上对四种晶体结构滑移系数量的分析,面心立方结构具有最多的容易开动的滑移系,因此具有最高的塑性变形能力。