Electromagnetic Levitation을 이용한 금속재료 물성 측청 결보

목차

1. 주어진 결과 데이터 엑셀 파일을 이용하여, 엑셀 또는 오리진을 이용하여, x-축(시간) y-축(온도) 그래프를 그리시오.
2. 그래프를 이용하여 다음과 같이 homogeneous 할 때의 최대 과 냉각 온도를 예측하시오. (그래프도 함께 첨부 할 것.)
3. 주어진 계면에너지를 구하는 식과, 핵 생성 속도 식을 조사 하고, 그 식을 설명하시오.
4. 다음과 같이 본 실험을 통해 계면에너지와 핵 생성 속도를 구하였다. Reference 값과 차이를 보이는 이유(원인)를 논리적으로 설명 하시오.  

본문내용

Kelton은 molecular dynamics(MD)라는 시뮬레이션 방법으로 계면에너지를 계산했다. 하지만 이 방법의 결과는 potential energy의 변화에 매우 민감하여 potential energy를 조금만 바꿔도 매우 다른 결과가 나타난다. 따라서 시뮬레이션에서 계산한 최대 과 냉각 온도도 역시 변하기 쉽기 때문에 오차가 있을 수 있다. Kelton의 결과에서는 다른 실험보다 최대 과 냉각 온도가 크게 나왔기 때문에 계면에너지도 다른 실험보다 높게 나온 것이다.
G.W Lee의 실험에서는 electrostatic levitation(ESL)을 통해 진공상태에서 접촉 없이 Fe의 온도변화를 측정했다. 논문에 의하면, ESL은 다른 물질과 접촉이 없어서 homogeneous nucleation 밖에 일어나지 않기 때문에 classical nucleation theory를 보정 없이 적용해도 정확한 계면에너지를 계산할 있다고 나와 있다. G.W Lee의 결과값을 기준으로 본 실험의 결과를 비교해보자.
본 실험에서는 G.W Lee의 실험과 달리 electromagnetic levitation(EML)을 사용했다. 처음에는 진공상태를 만들어 homogeneous nucleation 상태가 되어 정확한 측정값을 관측할 수 있을 것으로 보이나, Fe를 냉각 시킬 때 He을 넣어주기 때문에 He가 Fe 액체와 접촉 할 때 heterogeneous nucleation이 일어난다. Heterogeneous nucleation은 homogeneous nucleation보다 자발적으로 일어나기 때문에 본 실험에서는 핵생성이 더 잘 일어 날 수 있다. 따라서 최대 과 냉각 온도가 G.W Lee의 기준 값보다 작게 나와 계면에너지도 역시 작게 나왔다.

참고 자료

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