Les cristaux et leurs systèmes de glissement

Introduction

Lescristaux sont des matériaux solides dans lesquels les atomes sont disposés de manière ordonnée et répétitive. La façon dont ces atomes sont disposés influence les propriétés mécaniques du matériau, notamment sa capacité à se déformer sous l'effet d'une contrainte. L'un des principaux mécanismes de déformation des cristaux est le glissement, qui se produit lorsque des couches d'atomes se déplacent l'une vers l'autre sous l'effet d'une contrainte. La capacité d'un cristal à subir un glissement dépend de sa structure cristalline et du nombre de systèmes de glissement disponibles.

Systèmes de glissement

Un système de glissement consiste en une combinaison d'un plan de glissement et d'une direction de glissement. Le plan de g lissement est le plan ayant la densité atomique la plus élevée, où les atomes sont le plus étroitement serrés, ce qui facilite le glissement des couches les unes sur les autres. La direction de glissement est la direction dans laquelle les atomes se déplacent pendant la déformation. Les cristaux présentant davantage de systèmes de glissement ont tendance à être plus ductiles et peuvent se déformer plus facilement.

Types de cristaux et leurs systèmes de glissement

1.cristaux FCC (cubiques à faces centrées):

• Systèmes de glissement: Les cristaux FCC possèdent 12 systèmes de glissement. Ces cristaux sont très ductiles car ils possèdent un grand nombre de systèmes de glissement, ce qui leur permet de se déformer facilement sous l'effet d'une contrainte. L'aluminium, le cuivre et l'or en sont des exemples courants.
• Plan de glissement: {111}, qui est le plan le plus dense du cristal.
• Direction de glissement: <110>, qui est la direction la plus dense du cristal.

2.les cristaux BCC (Body-Centered Cubic):

• Systèmes de glissement: Les cristaux BCC ont 12 systèmes de glissement, mais ils sont moins actifs à température ambiante. Les matériaux BCC ont tendance à être plus fragiles à basse température, mais deviennent plus ductiles à haute température. Le feret le chrome en sont des exemples.
• Plan de glissement: Plans {110}, {112} et {123}, mais ils sont moins denses que dans les cristaux FCC.
• Direction de glissement: <111>.

3.cristaux HCP (Hexagonal Close-Packed):

• Systèmes de glissement: Les cristaux HCP n'ont que 3 systèmes de glissementdans des conditions normales, ce qui les rend plus fragiles que les cristaux FCC. Le magnésiumet le titane en sont des exemples.
• Plan de glissement: {0001}, le plan le plus dense.
• Direction de glissement: <11-20>.

Questions fréquemment posées

Qu'est-ce qu'un système de glissement dans les cristaux ?

Un système de glissement est une combinaison d'un plan de glissement (le plan ayant la densité atomique la plus élevée) et d'une direction de glissement (la direction dans laquelle les atomes se déplacent pendant la déformation). Il détermine la manière dont un cristal peut se déformer sous l'effet d'une contrainte.

Pourquoi les cristaux FCC ont-ils plus de systèmes de glissement que les cristaux BCC ou HCP ?

Les cristaux FCC ont 12 systèmes de glissement parce que leurs atomes sont plus étroitement emballés, ce qui facilite le glissement des couches d'atomes les unes sur les autres. Il en résulte une ductilité plus élevée que celle des cristaux BCC ou HCP.

Comment le nombre de systèmes de glissement affecte-t-il la ductilité d'un matériau ?

Plus un cristal possède de systèmes de glissement, plus il est facile pour le matériau de se déformer sans se briser, ce qui se traduit par une ductilité plus élevée. Les cristaux FCC, avec leurs 12 systèmes de glissement, sont plus ductiles que les cristaux BCC ou HCP, qui ont moins de systèmes de glissement actifs.

Les systèmes de glissement peuvent-ils affecter la résistance d'un matériau ?

Oui, le nombre de systèmes de glissement influence la résistance d'un matériau. Les matériaux comportant moins de systèmes de glissement actifs, comme les cristaux HCP, ont tendance à être plus résistants mais plus fragiles, tandis que les cristaux FCC sont généralement plus faibles mais plus ductiles en raison de leur nombre plus élevé de systèmes de glissement.

Pourquoi les cristaux BCC sont-ils plus fragiles à basse température ?

À basse température, les cristaux BCC ont moins de systèmes de glissement actifs, ce qui rend leur déformation plus difficile. Par conséquent, ils sont plus susceptibles de se fracturer sous l'effet d'une contrainte et présentent donc un comportement fragile à basse température.