6061 알루미늄 합금 금속 인장 실험

본 내용은 " 중앙대학교 고체재료실험 금속인장 " 의 원문 자료에서 일부 인용된 것입니다. 2023.10.20

문서 내 토픽

• 1. 금속 인장 시험

  6061 알루미늄 합금 시편을 이용한 인장 시험 실험으로, 시편 준비, 캘리퍼스를 통한 초기 물성 측정, 인장 시험기에 시편 고정, 인장 시험 수행 중 네킹 현상과 파단 현상 관찰, 파단 후 시편 물성 재측정 등의 과정을 거친다. 실험을 통해 응력-변형률 선도를 작성하고 탄성 계수, 항복 강도, 인장 강도 등 재료의 기계적 성질을 파악한다.

• 2. 6061 알루미늄 합금의 물성

  6061 알루미늄 합금의 기본 물성으로는 탄성 계수 68.9 GPa, 항복 강도 276 MPa, 인장 강도 310 MPa, 파단 신장도 12~17%, 경도 95 HB, 푸아송 비 0.33, 전단 탄성 계수 26 GPa, 밀도 2.7 g/cc 등이 있다. 실험 결과 탄성 계수 32.24 GPa, 항복 강도 298.97 MPa, 인장 강도 326.17 MPa, 연신율 40.47%, 단면적 감소율 20.36%로 측정되었다.

• 3. 응력-변형률 선도 및 재료의 거동

  응력-변형률 선도는 재료의 탄성 영역과 소성 영역을 나타낸다. 알루미늄 시편의 경우 (0.00964946, 275.086 MPa)를 비례한도로 가정하여 이전까지는 탄성 영역, 이후로는 소성 영역으로 구분된다. 알루미늄은 연성 재료로 전형적인 연성 거동을 보이며, 찢어지는 듯한 파단면과 뚜렷한 네킹 현상이 관찰되고 비스듬한 파단이 발생한다.

• 4. 인성과 탄성 변형률 회복

  인성(Toughness)은 재료가 파단되기 전까지 흡수하는 에너지로, 응력-변형률 선도의 아래 면적에 해당한다. 알루미늄은 PLA 폴리머 시편과 비교하여 연신율 40.47% vs 0.11%, 단면적 감소율 20.36% vs 4.88%로 훨씬 우수한 인성을 보인다. 탄성 변형률 회복은 탄성 영역에서 하중 제거 시 원상태로 복귀하고, 소성 영역에서는 새로운 항복점이 생기며 탄성 영역이 확대된다.

Easy AI와 토픽 톺아보기

• 1. 금속 인장 시험

  금속 인장 시험은 재료의 기계적 성질을 평가하는 가장 기본적이고 중요한 시험 방법입니다. 이 시험을 통해 항복강도, 인장강도, 연신율 등 핵심 물성을 정량적으로 측정할 수 있으며, 재료 선택 및 설계 기준 수립에 필수적입니다. 표준화된 시험 절차와 정확한 측정 장비의 사용으로 신뢰성 있는 데이터를 얻을 수 있으며, 이는 산업 전반에서 품질 관리와 안전성 확보의 근간이 됩니다. 다양한 온도와 변형률 속도 조건에서의 시험을 통해 재료의 환경 적응성도 평가할 수 있어 실무 적용성이 매우 높습니다.

• 2. 6061 알루미늄 합금의 물성

  6061 알루미늄 합금은 우수한 내식성, 가공성, 용접성을 갖춘 범용 구조용 합금으로 산업 전반에서 광범위하게 사용됩니다. 적절한 강도와 경량성의 조화로 항공우주, 자동차, 건설 등 다양한 분야에서 선호되며, 열처리를 통해 물성을 조절할 수 있는 유연성이 있습니다. 다만 고강도가 필요한 응용에서는 7075 등 다른 합금에 비해 제한적이며, 피로 특성 개선을 위한 지속적인 연구가 필요합니다. 환경 친화적이고 재활용성이 우수한 점도 현대 산업에서 중요한 장점입니다.

• 3. 응력-변형률 선도 및 재료의 거동

  응력-변형률 선도는 재료의 기계적 거동을 시각적으로 표현하는 가장 중요한 도구로, 탄성 영역, 항복점, 소성 영역, 파단점 등 재료의 특성을 한눈에 파악할 수 있습니다. 이 선도를 통해 재료의 강성, 강도, 연성 등을 정량적으로 평가하고 설계 기준을 수립할 수 있으며, 재료 간 비교 분석도 용이합니다. 온도, 변형률 속도, 미세조직 등 다양한 인자에 따른 선도의 변화를 분석하면 재료의 거동 메커니즘을 깊이 있게 이해할 수 있어 신소재 개발에도 필수적입니다.

• 4. 인성과 탄성 변형률 회복

  인성은 재료가 파괴되기 전에 흡수할 수 있는 에너지의 척도로, 강도와 연성의 조화를 나타내는 중요한 물성입니다. 높은 인성을 갖춘 재료는 충격이나 반복 하중에 대한 저항성이 우수하여 안전성이 중요한 구조물에 필수적입니다. 탄성 변형률 회복은 하중 제거 후 재료가 원래 형태로 돌아오는 능력을 의미하며, 이는 스프링이나 탄성 부품 설계에 중요합니다. 두 특성 모두 미세조직, 결정 구조, 불순물 등에 의해 영향을 받으므로 재료 설계 시 신중한 고려가 필요합니다.