체심 입방 구조 (Body-centered cubic, BCC)

BCC (Body-centered cubic) 구조

BCC는 Body-Centered Cubic의 약자로 체심입방구조라고 하며, 철, 크롬, 텅스텐 및 바나듐과 같은 금속에서 발견되는 결정 구조의 한 유형입니다. 철의 경우 온도에 따라 BCC와 FCC 사이에서 결정구조가 달라집니다. BCC 구조에서 단위 셀은 각 모서리에 원자가 있는 입방체와 입방체 중앙에 원자 하나가 있는 큐브로 구성됩니다.

BCC 구조는 입방체 중심에 추가 원자가 있는 간단한 입방체로 시각화할 수 있는 구조가 됩니다. 각 모서리 원자는 8개의 인접한 단위 셀이 공유하고, 가운데 원자는 공유되지 않고 단위 셀에만 속합니다. 따라서 단위 셀당 총 2개의 원자가 생성됩니다. 그 결과, BCC 구조의 배위수(Coordination number)는 8이며, 이는 구조의 각 원자가 8개의 가장 가까운 이웃원자를 가진다 것을 의미합니다. BCC 구조의 패킹 밀도는 약 0.68로 FCC(face-centered cubic) 구조의 패킹 밀도보다 낮습니다.

BCC 구조는 이러한 결정 구조적 측면에서의 차이로 인한 물리적 특성을 가지게 됩니다. BCC 금속은 FCC 또는 HCP 금속에 비해 강도가 높으며 변형에 대한 저항성이 더 큰 경향이 있습니다. 이것은 BCC 구조의 원자 배열로 인해 원자 사이에 강한 금속 결합이 가능합니다.

 

BCC 구조를 갖는 금속의 예

철: 상온 및 대기압에서 순철은 BCC 구조를 나타냅니다. 그러나 1185K 이상의 온도에서 철은 FCC 구조로 변형됩니다.

크롬 : 크롬은 실온 및 대기압에서 BCC 결정 구조를 갖는 전이 금속입니다.

텅스텐: 텅스텐은 실온 및 대기압에서 BCC 구조를 나타내는 내화성 금속입니다. 녹는점과 강도가 높기 때문에 텅스텐은 전구 필라멘트 및 로켓 노즐과 같은 고온 응용 분야에 자주 사용됩니다.

바나듐: 바나듐은 실온 및 대기압에서 BCC 결정 구조를 갖는 또 다른 전이 금속입니다. 강도와 인성을 향상시키기 위해 강철의 합금 원소로 자주 사용됩니다.

몰리브덴: 몰리브덴은 상온 및 대기압에서 BCC 결정 구조를 갖는 내화성 금속입니다. 용광로 라이닝 및 항공 우주 부품과 같은 고온 응용 분야에 자주 사용됩니다.

 

BCC 구조는 금속에서 흔히 발견되는 결정 구조의 한 유형입니다. 이것은 중심에 추가 원자가 있는 입방체로 구성되어 있어 배위수가 8이고 패킹 밀도가 약 0.68이 됩니다. BCC 금속은 다른 결정 구조에 비해 융점이 높고 강도가 큰 경향이 있습니다.