[재료과학]응고실험

소개

알루미늄 합금의 응고 실험에 대한 예비레포트 입니다.

목차

열전대
Seebeck effect
열전대의 종류
냉각속도와 응고조직
Cell Size
조성적 과냉각

본문내용

실험에 대한 정확한 공지는 없었으나, 예비 레포트 과제의 내용을 보고서 간략히 추측을 하자면, 이번 재료 공학 실험은 금속의 응고에 대한 실험으로, 금속의 상변화(응고에 의한 상변화)에 의해서 나타나는 주어진 여러 현상을 살펴볼 것으로 예상된다.
실험에 앞서 조성적 과냉, 냉각속도와 응고조직과의 관계, 수지상 결정에서 뻗어 나온 굵은 가지간의 간격 (dendrite arm spacing)에 대한 조사를 해보았다. 그리고 이런 상변화의 원인인 열적 변화를 측정하는 도구로 사용될 열전대를 이용한 온도계에 대한 간략한 조사도 병행하였다. 실험은, 응고 실험이 될 것이므로, 예비레포트는 열전대보다는 금속의 응고에 큰 비중을 두고 작성되었음을 알린다.

먼저, 실험에서 중요한 지표가 될 온도를 정확하게 측정할 열전대의 원리를 살펴보자.

열전대

열전 온도계는 열전대를 측온부로 하여, 열전대로부터 얻어진 온도에 대응하는 열기전력을 계측기로 감지하여 온도를 측정하는 것으로 제철소, 반도체산업, 항공기, 원자로, 동력계통에 많이 이용되고 있다.
이번 실험에서도 우리는 상온보다 훨씬 높은 온도를 가진 액체 금속에서부터 그것이 응고가 될 때까지 정확하게 온도를 측정해 줄 수 있는 온도계로써, 열전 온도계를 사용하게 될 것이다.

열전 온도계는 ‘열전대’라는 현상을 이용하여, 원하는 재료의 온도를 효율적으로 측정하기 위한 장치임을 금방 알아 낼 수 있었다. 다음으로 이어지는 의문은 다음과 같다. 열전대란 어떤 현상이며 그 원리는 무엇일까?
열전대는 열로 의한 전대, 즉 열이 전기적 현상, 즉 전압차를 발생시켜 전하의 흐름을 이끌어 내는 현상이라고 할 수 있다. 이런 전압차를 적절히 이용하기 위해, 열전대는 성질이 다른 2개의 금속선을 연결하여 한쪽 부분을 가열하고 다른 쪽 부분을 일정한 온도로 차갑게 하면 그 온도차에 대응하는 열기전력이 발생하는 현상을 적절히 조절하여, 데이터를 얻어 낼 수 있다.

참고자료

· Manual on the use of thermocouples in temperature measurement / sponsored by ASTM / 1916 Race street, Philadelphia.
· 열전대 / 1990 / 배길호 又進
· 금속의 응고에 대한 자료 참고 문헌
· Solidification processing [by] Merton C. Flemings /New York: McGraw-Hill / [1974]
· 금속의 응고 / 新山英輔 著 / 김기영 ; 김영석 역 / 보성문화사 , 2001.
· 용융가공학 / 大中逸雄 ; 荒木孝雄 공저 /피어슨 에듀케이션 코리아 / 반봉찬, 천병선, 나형용 역