물리금속 설계 문제

소개

고려대학교 허무영 교수님 물리금속 과목 설계 문제 레포트입니다.

1. 다음 사진은 각각 다른 재료에 변형을 가한 후 투과전자현미경(TEM)으로 관찰한 것입니다. 두 사진의 차이를 아는 대로 설명하세요.
2. 다음 그림은 압연(Rolling) 변형을 컴퓨터를 이용한 유한요소법(FEM)으로 모사한 것으로서 시료의 TD면의 일부를 나타낸 것입니다. 아래에 제시된 두 가지 방법의 압연을 통하여 시료가 어떻게 변하였는지 변형률과 응력의 관점에서 설명하세요.
3. 오늘날 철강 재료는 다양한 산업 분야에 널리 쓰이고 있습니다. 이러한 철강 재료가 사용되지 않는 분야 중에서 철강 재료를 사용하면 획기적으로 개선될 수 있는 분야는 어떠한 분야가 있을지, 왜 그렇게 생각하는지 설명하세요

다음과 같은 문제입니다.

목차

1. 다음 사진은 각각 다른 재료에 변형을 가한 후 투과전자현미경(TEM)으로 관찰한 것입니다. 두 사진의 차이를 아는 대로 설명하세요.
2. 다음 그림은 압연(Rolling) 변형을 컴퓨터를 이용한 유한요소법(FEM)으로 모사한 것으로서 시료의 TD면의 일부를 나타낸 것입니다. 아래에 제시된 두 가지 방법의 압연을 통하여 시료가 어떻게 변하였는지 변형률과 응력의 관점에서 설명하세요.
3. 오늘날 철강 재료는 다양한 산업 분야에 널리 쓰이고 있습니다. 이러한 철강 재료가 사용되지 않는 분야 중에서 철강 재료를 사용하면 획기적으로 개선될 수 있는 분야는 어떠한 분야가 있을지, 왜 그렇게 생각하는지 설명하세요

본문내용

두 그림 모두 온도조절과 기계적 조작에 의해 dislocation의 array가 어떻게 되는지 관찰한 사진이다.

(a)는 Al-5%Zn-1.5%Mg의 조성을 가진 금속이다. Al-Zn-Mg계 합금은 가공재 합금중에서 기계적 강도가 가장 높은 고력합금이며 1930년대 후반부터 초두랄루민(Extra Super Duralumin)으로 알려져 왔다. 비강도를 중요시하는 구조재료, 예를들면 항공기나 스포츠 용품 같은 용도로 많이 사용된다. 압출가공성, 용접성, 내식성이 우수하여 철도차량과 같이 용접구조용으로 사용되기도 한다.
이 알루미늄 합금을 균질화 과정을 거치게 하고 3%의 소성변형을 가하면 그림과 같이 균일한 dislocation의 분포를 이루는 모습을 보인다.

*균질화 처리
균질화란 합금의 주조시에 자연히 생기는 유핵 조직 및 화학 성분의 편석을 제거하기 위해 비교적 고온에서 장기간 유지시켜, 원자의 확산을 충분히 일으켜 주는 열처리를 말한다. 균질화에 필요한 온도 및 시간은 합금의 종류, 주괴의 입자 크기 및 균질화의 정도에 따라 다르게 된다. 통상적으로 온도는 최고 어닐링 온도보다 높은 온도로 고상선의 50도 이내의 온도로 하며 유지시간은 3내지 10시간 정도로 한다.

(b)는 78%Ni-5%Mo-Fe의 조성을 가진 Permalloy 라는 금속이다. Permalloy는 30%Ni, 36%Ni, 45%Ni, 50%Ni 등 여러 종류가 있고, Ni의 조성에 따라 각각의 특성을 가진다.

참고자료

· 없음