البلورات وأنظمة انزلاقها
مقدمة
البلورات هي مواد صلبة يتم فيها ترتيب الذرات في نمط منظم ومتكرر. وتؤثر طريقة ترتيب هذه الذرات على الخواص الميكانيكية للمادة، بما في ذلك قدرتها على التشوه تحت الضغط. وإحدى الآليات الرئيسية للتشوه في البلورات هي الانزلاق، الذي يحدث عندما تتحرك طبقات الذرات بعضها فوق بعض تحت الضغط. وتعتمد قدرة البلورة على الانزلاق على بنيتها البلورية وعدد أنظمة الانزلاق المتاحة.
أنظمة الانزلاق
يتكون نظام الانزلاق من مزيج من مستوى انزلاق واتجاه انزلاق. ومستوى الانزلاق هو المستوى ذو الكثافة الذرية الأعلى، حيث تكون الذرات متراصة بشكل أكبر، مما يسهل انزلاق الطبقات فوق بعضها البعض. اتجاه الانزلاق هو الاتجاه الذي تتحرك فيه الذرات أثناء التشوه. تميل البلورات ذات الأنظمة الأكثر انزلاقًا إلى أن تكون أكثر مرونة ويمكن أن تتشوه بسهولة أكبر.
أنواع البلورات وأنظمة الانزلاق الخاصة بها
1 -بلورات FCC (بلورات مكعبة مركزية الوجه):
- أنظمة الانزلاق: تحتوي بلورات FCC على 12 نظام انزلاق. هذه البلورات قابلة للسحب بدرجة كبيرة لأن لديها عددًا كبيرًا من أنظمة الانزلاق، مما يسمح لها بالتشوه بسهولة تحت الضغط. وتشمل الأمثلة الشائعة الألومنيوم والنحاس والذهب.
- مستوى الانزلاق: {111}، وهو المستوى الأكثر كثافة في البلورة.
- اتجاه الانزلاق: {110}، وهو الاتجاه الأكثر كثافة في البلورة.
2.بلورات BCC (مكعبات مركزية الجسم):
- أنظمة الانزلاق: تحتوي بلورات BCC على 12 نظام انزلاق، ولكنها أقل نشاطًا في درجة حرارة الغرفة. تميل مواد BCC إلى أن تكون أكثر هشاشة في درجات الحرارة المنخفضة، ولكنها تصبح أكثر ليونة في درجات الحرارة الأعلى. ومن أمثلة ذلك الحديد والكروم.
- مستوى الانزلاق: مستويات {110} و {112} و {123}، ولكنها أقل كثافة من بلورات FCC.
- اتجاه الانزلاق: <111}.
3.بلورات HCP (سداسية الشكل متقاربة التعبئة):
- أنظمة الانزلاق: تحتوي بلورات HCP على 3 أنظمة انزلاقفقط في الظروف العادية، مما يجعلها أكثر هشاشة مقارنةً ببلورات FCC. المغنيسيوم والتي تانيوم مثالان على ذلك.
- مستوى الانزلاق: {0001}، المستوى الأكثر كثافة.
- اتجاه الانزلاق: <11-20>.
الأسئلة المتداولة
ما هو نظام الانزلاق في البلورات؟
نظام الانزلاق هو مزيج من مستوى الانزلاق ( المستوى ذو الكثافة الذرية الأعلى) واتجاه الانزلاق (الاتجاه الذي تتحرك فيه الذرات أثناء التشوه). وهو يحدد كيفية تشوه البلورة تحت الضغط.
لماذا تحتوي بلورات FCC على أنظمة انزلاق أكثر من بلورات BCC أو HCP؟
تحتوي بلورات FCC على 12 نظام انزلاق لأن ذراتها متراصة مع بعضها البعض بشكل أكبر، مما يسهل انزلاق طبقات الذرات فوق بعضها البعض. وينتج عن ذلك ليونة أعلى مقارنةً ببلورات BCC أو HCP.
كيف يؤثر عدد أنظمة الانزلاق على ليونة المادة؟
كلما زاد عدد أنظمة الانزلاق في البلورة، كان من الأسهل على المادة أن تتشوه دون أن تنكسر، مما يؤدي إلى ليونة أعلى. تُعد بلورات FCC، التي تحتوي على 12 نظام انزلاق، أكثر ليونة من بلورات BCC أو HCP، التي تحتوي على عدد أقل من أنظمة الانزلاق النشطة.
هل يمكن أن تؤثر أنظمة الانزلاق على قوة المادة؟
نعم، يؤثر عدد أنظمة الانزلاق على قوة المادة. تميل المواد التي تحتوي على عدد أقل من أنظمة الانزلاق النشطة، مثل بلورات HCP، إلى أن تكون أقوى ولكن أكثر هشاشة، في حين أن بلورات FCC تكون أضعف بشكل عام ولكن أكثر ليونة بسبب ارتفاع عدد أنظمة الانزلاق.
لماذا تكون بلورات BCC أكثر هشاشة في درجات الحرارة المنخفضة؟
في درجات الحرارة المنخفضة، تحتوي بلورات BCC على عدد أقل من أنظمة الانزلاق النشطة، مما يجعل من الصعب عليها التشوه. ونتيجة لذلك، تكون أكثر عرضة للتكسر تحت الضغط، مما يُظهر سلوكًا هشًا في درجات الحرارة المنخفضة.
