Explique porque um metal com estrutura cristalina cúbica de face centrada (CFC) é mais dúctil do que um metal com estrutura cristalina cúbica de corpo centrado (CCC). (1,0)

Passo 1

O enunciado pede para explicar por que um metal com estrutura cristalina cúbica de face centrada (CFC) é mais dúctil que um metal com estrutura cúbica de corpo centrado (CCC). O conteúdo é “deslizamento de discordâncias em metais” e vamos precisar discutir sistemas de escorregamento, planos e direções de deslizamento, e tensões críticas para movimento de discordâncias.

Passo 2

Ductilidade é a capacidade de um metal sofrer deformação plástica antes da fratura, o que depende da facilidade de movimentação de discordâncias. Cada sistema de escorregamento é definido por um plano cristalográfico e uma direção de maior densidade atômica. Quanto maior o número de sistemas ativos e menor a tensão crítica de deslizamento, maior a ductilidade.

Passo 3

Na estrutura CFC os planos densamente compactados são os planos 111 e as direções de maior empacotamento são as lang<=110rang<=. Esses planos e direções formam 12 sistemas de escorregamento ativos. Além disso, a tensão crítica resolvida de cisalhamento (CRSS) em CFC é baixa e pouco sensível à temperatura, o que torna o movimento de discordâncias muito fácil mesmo em temperatura ambiente.

Passo 4

Na estrutura CCC não há planos tão densamente compactados. Os deslizamentos ocorrem preferencialmente em planos 110, 112 e 123 ao longo de direções lang<=111rang<=. Embora existam teoricamente até 48 combinações, a tensão de Peierls para discordâncias tipo parafuso em CCC é alta e fortemente dependente de temperatura. Isso dificulta o deslizamento a baixas temperaturas e reduz a mobilidade de discordâncias comparado ao CFC.

Passo 5

Como o CFC apresenta 12 sistemas de escorregamento bem orientados, baixa CRSS e discordâncias fáceis de movimentar, ele deforma plasticamente com facilidade. Já no CCC a maior resistência ao deslizamento e a dependência térmica limitam a deformação plástica, reduzindo a ductilidade.

Resposta

Metais CFC são mais dúcteis que metais CCC porque possuem planos 111 e direções lang<=110rang<= densamente compactados com 12 sistemas de escorregamento ativos e baixa tensão crítica ( CRSS), facilitando o movimento de discordâncias. Em CCC os planos de escorregamento não são densamente compactados, a tensão de Peierls é alta e o movimento de discordâncias depende fortemente da temperatura, o que limita a ductilidade.

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