[금속재료학]핵생성과 결정성장

소개글

핵의 생성과 결정성장에 대해 다룬 제출용 리포트입니다.

목차

▶ 핵생성(Nucleation) 이론
▶ 결정성장(Crystal Growth) 원리
▶ 단결정 응용
▶ 참고문헌 및 참고사이트

본문내용

▶ 핵생성(Nucleation) 이론
용액에서 결정을 구성하는 원자가 적어도 단위격자의 몇 배 정도 모여서 규칙적으로 배열되어 결정화 초기에 미소한 결정이 발생하는 일을 핵생성이라 하는데1) 이 핵생성과 핵성장으로 변태속도를 분석할 수 있고, 이 과정들은 모두 열적 활성화과정으로 온도에 크게 의존하며 (아래 그림의 a상 내에 b의 작은 핵이 생성되는 과정)6), 핵생성은 균일 핵생성과 비균일 핵생성으로 나뉘어진다.

① 균일 핵생성
초기에 미결정인 결정핵이 없어 모든 곳에서 결정이 생길 확률이 같으며 액체상의 온도요동에 의한 밀도 요동으로 결정핵이 생성되는 것으로서1),용탕이 냉각되어 고체결정이 나타나면 용탕과 결정과의 사이에는 고액계면이 형성된다. 이 계면 부근에 있는 원자는 고­액 양상의 어느 쪽에도 속하지 않는 높은 에너지 상태에 있다. 이 높은 에너지상태의 양을 최소로 유지하게 되고 먼저 융액내에 결정핵이라고 정의된 안정한 영역이 발생하여 다음에 이것이 성장하여 응고가 진행된다. 그런데 용탕내에서 안정한 핵이 생성되는 조건이 같다면 핵생성은 용탕내에서 균질하게 일어나므로 균일핵생성이라고 한다.2)

② 불균일 핵생성
결정핵이 결정화하기 전에 이미 존재하거나 결정핵이 될 수 있는 이종물질(異種物質)이 존재하는 경우의 핵생성을 말한다.1)
용액 내의 불순미립자 또는 주형면에서 불균일핵생성이 일어나면, 결정핵이 그 이물질입자표면에 붙어서 생성하므로 계면에너지 생성량이 균일핵생성 때보다 훨씬 작고 따라서 필요

참고 자료

1) http://crystalcontest.phys.pusan.ac.kr/method_right.html
2) blog.empas.com/ms06zaku2/4924384
3) http://crystal.phys.pusan.ac.kr/~bank/intro_low.html
4) 최신재료학 - 김정은, 김상호, 김영철
5) 신소재공학 - 서영섭, 백승호, 이철영
6) 재료과학원론 - 김하영, 서수정, 박찬
7) http://kin.naver.com/browse/db_detail.php?d1id=5&dir_id=51902&docid=129893