변환기 및 계산기
크리스탈과 슬립 시스템
소개
결정은 원자가 질서정연하고 반복적인 패턴으로 배열된 고체 물질입니다. 이러한 원자가 배열되는 방식은 응력 하에서 변형하는 능력을 포함하여 재료의 기계적 특성에 영향을 미칩니다. 결정의 변형에 대한 주요 메커니즘 중 하나는 원자의 층이 응력을 받아 서로를 지나갈 때 발생하는 슬립입니다. 결정이 슬립을 겪는 능력은 결정 구조와 사용 가능한 슬립 시스템의 수에 따라 달라집니다.
슬립 시스템
슬립 시스템은 슬립 평면과 슬립 방향의 조합으로 구성됩니다. 슬립 평면 은 원자 밀도가 가장 높은 평면으로, 원자가 가장 밀집되어 있어 층이 서로 쉽게 미끄러질 수 있는 평면입니다. 슬립 방향은 변형 중에 원자가 움직이는 방향입니다. 슬립 시스템이 더 많은 결정은 연성이 강하고 더 쉽게 변형되는 경향이 있습니다.
결정의 종류와 슬립 시스템
1.FCC(면 중심 입방체) 결정:
- 슬립 시스템: FCC 결정은 12개의 슬립 시스템을 가지고 있습니다. 이러한 결정은 슬립 시스템이 많기 때문에 연성이 높아 응력을 받으면 쉽게 변형됩니다. 일반적인 예로는 알루미늄, 구리, 금 등이 있습니다.
- 슬립 평면: 결정에서 가장 밀도가 높은 평면인 {111}입니다.
- 슬립 방향: <110>, 결정에서 가장 밀도가 높은 방향입니다.
2.BCC(몸체 중심 큐빅) 결정:
- 슬립 시스템: BCC 결정은 12개의 슬립 시스템을 가지고 있지만 실온에서 덜 활성화됩니다. BCC 재료는 저온에서 더 부서지기 쉬운 경향이 있지만 고온에서는 더 연성이 높아집니다. 철과 크롬이 그 예입니다.
- 슬립 평면: {110}, {112}, {123} 평면이지만 FCC 결정보다 밀도가 낮습니다.
- 슬립 방향: <111>.
3.HCP(육각형 밀집) 결정:
- 슬립 시스템: HCP 결정은 정상적인 조건에서 3개의 슬립 시스템만가지고 있어 FCC 결정에 비해 더 부서지기 쉽습니다. 마그네슘과 티타늄이 그 예입니다.
- 슬립 평면: {0001}, 가장 밀도가 높은 평면입니다.
- 슬립 방향: <11-20>.
자주 묻는 질문
크리스털의 슬립 시스템이란 무엇인가요?
슬립 시스템은 슬립 평면 (원자 밀도가 가장 높은 평면)과 슬립 방향 (변형 시 원자가 이동하는 방향)의 조합입니다. 이는 결정이 응력 하에서 어떻게 변형될 수 있는지를 결정합니다.
FCC 결정이 BCC 또는 HCP 결정보다 슬립 시스템이 더 많은 이유는 무엇인가요?
FCC 결정은 원자가 더 밀집되어 있어 원자 층이 서로 미끄러지기 쉽기 때문에 12개의 슬립 시스템을 가지고 있습니다. 따라서 BCC 또는 HCP 결정에 비해 연성이 더 높습니다.
슬립 시스템의 수는 재료의 연성에 어떤 영향을 미치나요?
크리스털에 슬립 시스템이 많을수록 재료가 깨지지 않고 변형되기 쉬워 연성이 높아집니다. 12개의 슬립 시스템을 가진 FCC 크리스탈은 활성 슬립 시스템이 적은 BCC 또는 HCP 크리스탈보다 연성이 더 높습니다.
슬립 시스템이 재료의 강도에 영향을 미칠 수 있나요?
예, 슬립 시스템의 수는 재료의 강도에 영향을 미칩니다. HCP 결정과 같이 활성 슬립 시스템이 적은 재료는 강도는 강하지만 깨지기 쉬운 경향이 있으며, FCC 결정은 일반적으로 약하지만 슬립 시스템 수가 많기 때문에 연성이 더 높습니다.
BCC 결정이 저온에서 더 부서지기 쉬운 이유는 무엇인가요?
저온에서 BCC 결정은 활성 슬립 시스템이 적기 때문에 변형이 더 어렵습니다. 그 결과 스트레스를 받으면 파손될 가능성이 높아져 저온에서 부서지기 쉬운 거동을 보입니다.
Chin Trento
