석출 경화 실험 결과보고서(에이쁠)

목차

1. 실험 목표
2. 실험 이론
3. 실험방법
4. 실험 결과
5. 문제
6. 결론 및 고찰

본문내용

1. 실험 목표
Al - 4wt % Cu 합금의 열처리 및 시효 경화를 통하여 과포화 고용체로부터 제 2상을 석출시켜 강화 되는 현상을 보고자 한다.

2. 실험 이론
2.1. 석출경화(시효경화)란?
금속의 모재상(original phase matrix) 내부에 미세하고 균일한 2차 상의 입자를 형성함으로써 금속의 강도와 경도를 증가시키는 것으로, 시간에 따라 경도가 증가하므로 시효경화라고 하기도 한다.

석출 경화는 용체와 열처리와 석출 열처리 순서에 의해 수행된다.

- 용체화 열처리(solution heat treatment)
용질원자가 완전히 단일상의 고용체로 존재하도록 하는 것. 단일 상(a)만 존재하는 온도를 오랫동안 유지해서 다른 상(b)이 완전히 용해될 때 까지 기다린다. 그 후 낮은 온도(보통 상온)으로 급랭시키면 어떠한 확산과 이에 수반된 상(b)의 생성을 막는다. 이러면 상온에서는 존재할 수 없었던 단일 상(a)이 b원자가 과포화된 비평형상태로 존재하게 된다. 더군다나 일반적으로 낮은 온도(상온)에서 b의 확산 속도는 굉장히 느려서 비평형상태가 상당히 오랫동안 유지된다.

- 석출 열처리(precipitation heat treatment), (2차 열처리)
과포화 된 a고용체를 적당히 높은 온도로 가열한다. 이 온도는 확산 속도가 어느 정도 높고a+b상이 공존하는 온도이다. 이때 Cb의 조성을 갖는 b석출상이 미세하게 분산된 입자의 형태로 형성되고, 이러한 현상을 시효라고 한다. 적당한 시효 시간 후에 합금은 상온으로 냉각된다. 일반적으로 냉각속도는 중요하지 않다. b상은 합금의 강도와 경도를 현저히 증가시키는데, 그 정도는 현재 온도와 시효시간에 따라 달라진다. (용체화열처리를 한 합금을 가열시켜 과포화 된 B원자의 확산속도를 높여준다. 그러면 B원자가 석출되어 b상이 a상속에서 미세하게 형성된다. 이렇게 형성된 b상은 합금의 경도를 상당히 높여주어 석출 경화한다.)

참고 자료

한봉희역, 금속재료, 반도출판사, 제5장
이동녕저 재료강도학 문운당, 제4장
E. C. Subbarao et al. Experiments in Materials Science. McGraw-Hill