Edge Dislocation(칼날 전위) 구조 제작 (A+)

소개글

"Edge Dislocation(칼날 전위) 구조 제작"에 대한 내용입니다.

목차

1. 설계 목적
2. 이론적 배경
3. 설계 과정
4. 설계 결과 및 분석
5. 비고 및 고찰
6. 참고 문헌

본문내용

1. 설계 목적
실제 고체들은 다양한 결함을 가지고 있다. 결함이라고 해서 안 좋은 것을 의미하는 것이 아닌 특성이 바뀐다는 의미이며, 이 결함을 조절하여 원하는 특성을 갖도록 재료를 변형시킬 수 있다.
결정의 특성을 변형시킨 방법에는 대표적으로 소성 가공이 있다. 단순한 형상의 결정에서 전위를 이용하여 기계적 성질을 강화하고 가공시간을 단축하고 재료 손실을 최소화 하는 등의 굉장히 혁신적인 금속 가공 방법이다. 이처럼 재료를 변형시키는 원하는 특성으로 조절하는 가공의 메커니즘에서는 ‘전위’라는 개념이 필수적이다.
이번 실험에서 대표적인 전위의 종류인 칼날 전위(Edge Dislocation)를 실제 눈으로 보이도록 입체적으로 표현하여, 그 개념을 확실히 이해하게 될 것 이다.

2. 이론적 배경
결함은 금속 결정과 세라믹 결정 내 모두에서 일어난다. 다만 세라믹 결정은 이온결합 또는 공유결합으로 결함되어있기 때문에 전기적 중성을 유지하려고 한다. 이러한 점에서 결함이 생기는 과정과 그 형태가 상이하다. 우리의 목표인 Edge Dislocation 구조를 만들기 위해서는 각 결정에서의 결함이 어떻게 만들어지는지, 어떻게 생겼는지 살펴볼 필요가 있다. 이를 통해서 다른 결함과 다른 Edge Dislocation의 특성을 보다 정확히 표현할 수 있을 것이다.

1) 금속 결정 내 결함
먼저, 금속 결정 내의 결함에는 한 층에서 일어나는 점 결함, 한 결정에서 일어나는 선결함, 결정과 결정이 분리되는 면결함 등이 있다. 점 결함이 모여 하나의 선처럼 보이는 것이 선결함, 즉 전위이다. 따라서 점 결함부터 면결함까지 모두 파악하고 있어야 칼날 전위(Edge Dislocation)에 대해 더 정확한 이해가 가능하다.
(1) 점 결함
ㄱ. 원자 빈자리 (vacancy)
위 그림의 (a)가 원자 빈자리이다. 원래 원자가 있어야 하는 자리에 원자가 없어져서 형성되는 결함이다. 원자 빈자리는 모든 결정 재료에서 자연적으로 발생한다. 어떤 온도에서 재료의 녹는점까지의 온도 변화와 원자 빈자리 농도는 다음과 같다.

참고 자료

재료과학(5판) / William D. Callister, Jr., DAVID G. RETHWISCH / 한티미디어 / 2017.11.17.
https://www.doitpoms.ac.uk/tlplib/dislocations/slip_via_dislocation.php (재료과학 진흥을 위한 IT보급(DolTPoMs) / University Of Cambridge)
https://slidesplayer.org/slide/16731866/ (7장 전위이론 / 서강대학교 정형가공연구실 / 2020.)
https://new-material.tistory.com/21 (고체 내 결함(4) / 모설데이 / 2019.4.21)
https://www.tf.uni-kiel.de/matwis/amat/def_en/kap_5/backbone/r5_2_3.html
https://en.wikipedia.org/wiki/Dislocation (Edge dislocation / Wikipedia)
https://en.wikipedia.org/wiki/Interstitial_defect (Vacancy / Wikipedia)
https://blog.naver.com/youngdisplay/221845027858 (금속의 강화기구 / LG디스플레이 대학생 인플루언서 / 2020.3.16.)
https://blog.naver.com/kimsh9107/220887154394 (버거스 벡터 / kimsh9107 / 2016.12.16.)
https://numong22.tistory.com/86 (재료과학 5단원 : 고체의 선/면 결함 / SWYJ / 2021.8.20.)