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).
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
e as direções de maior empacotamento são as
. Esses planos e direções formam
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
,
e
ao longo de direções
. Embora existam teoricamente até
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
sistemas de escorregamento bem orientados, baixa
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
e direções
densamente compactados com
sistemas de escorregamento ativos e baixa tensão crítica (
), 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.