[공학]고용체에서의 용질원자

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고용체에서의 용질원자에 관한 파워포인트 자료입니다.

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결정성장에서 고려할만한 중요성은 격자안의 용질의 원자들이
결정입계와 서로 영향을 미칠 수 있다는 것이다. 이 상호작용은
재결정에서의 요소(핵성장)로서 언급한 불순물 원자와 전위들
사이의 작용과 유사하다. 만약 용매원자와 용질원자의 크기가
다르다면 탄성이 생긴다. 그러나 결정입계들이 격자불일치의
구역이므로, 용질원자들을 싸고있는 격자들의 에너지 뿐만 아니
라 결정입계의 변형에너지도 주위의 결정입계로 이동하는 용질
원자에 의해 감소할 수 있다. 이러한 방식에서, 우리는 결정입계
환경이 전위의 환경과 비슷하다고 말 할 수 있다. 이런 환경들
은 결정입계의 거동을 사실상 방해한다는 것을, 실험을 통해 증명
했다. 그림 8.33은 구리(Cu)에 소량의 Al이 첨가된 고용체에서
용질원자 함유량이 결정립 성장지수와 상관관계가 있다는 것을 나
타낸다. 금속이 100% 순도에 접근할 수록, 결정성장지수가 이론
적 수치인 0.5에 가깝게 증가한다는 사실을 알 수 있다.
또한 고온(900k)에서 성장증가율이 더 빠르다는 것을 알아냈고, 이는 그림 8.32에서 어닐링 온도의 증가가 결정립 성장지수 증가에 영향을 주는 것을 나타낸 곡선의 일반적인 경향과 한가지 사실이 일치한다. 이 결정립 성장지수의 온도에 대한 의존성은 고온에서 결정입계의 용질원자가 흩어지게 된다는 가정으로 설명할 수 있다.

1. 만약 용매원자와 용질원자의 크기가 다르다면 탄성이 생긴다

-> 규칙적으로 배열되어 있는 용매원자들 사이에 크기가 크거나 작은 용질원자가 위치하면, 각각 척력과 인력이 발생하여 내부에는 응력장이 발생한다. 여기서 “탄성(elastic)”이란 뜻은 소성변형처럼 영구적인 변형이 아니라 용질원소만 제거하면 다시 원래의 규칙적인 배열로 돌아갈 수 있다는 뜻에서 사용한다고 생각된다. 이 탄성에너지가 용질원자를 입계로 이동시키는 구동력(Driving Force)이 될 것이다.

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