Al 2024 석출경화실험 Report

소개글

알루미늄 2024 석출경화 실험보고서

목차

1. 실험 주제
2. 실험 목적
3. 실험 준비물
4. 실험원리 및 이론
5. 실험방법
6. 실험결과
7. 고찰

본문내용

★ 석출경화 (precipitation hardening)
고체의 내부에서 조성·구조가 다른 새로운 상(相)이 생성되고(석출), 이 석출상의 형성으로 합금이 경화하는 현상. 경화라는 것은 재료의 경도(굳기)가 증가하는 것으로, 재료 내부에 존재하는 전이(轉移)를 일으키기 어렵게 함으로써 이루어진다. 즉 전이의 운동을 방해하는 데에 적합한 크기로 석출이 일어나면 경화가 발생한다. 석출경화현상을 일으키는 합금계의 평형상태도에서의 특징은, 용질원자의 용해도가 고온에서는 크고 저온에서는 두드러지게 작아진다는 것이다. 여기서 두랄루민의 기본이 되는 Al-Cu합금을 예로 들어보자. A1-4％ Cu합금을 500℃로 유지하면, Cu원자가 Al원자의 격자점을 무질서하게 차지하는 고용체(固溶體)가 형성된다. 이 고용체를 0℃까지 급속히 냉각(담금질)하면 고용체로부터 석출상을 만들 틈이 없어 용질원자 Cu가 과포화로 고용된 과포화고용체의 상태가 된다. 이 조작을 용체화처리라 한다. 이 상태는 에너지 측면에서 불안정하기 때문에 고용체는 분해되어 보다 안정한 상태로 옮겨 가게 된다. 과포화고용체를 0℃ 이상의 고온, 예를 들어 100∼300℃로 유지하면 분해가 시작되며 시간의 경과에 따라 여러 종류의 석출상이 나타나, 합금의 여러 성질(세기·신장률·전기저항률 등)이 변화한다. 이와 같이 시간이 지남에 따라서 성질이 변화하는 것을 시효(時效;ageing)라 하고, 이와 같은 열처리를 시효처리라 한다. 시효처리에 따라 합금이 경화하는 경우가 시효경화(age-hardening)이다. 시효경화는 석출경화와 같은 사용방법을 취하는 경우가 많은데, 시효경화는 합금의 성질변화에 주목하기 때문에 내용적으로는 보다 광범위한 용어이다. 규칙상(規則相) 형성에 의한 경화, 저온풀림경화 등은 시효경화이지만 석출경화는 아니다. 시효처리에 의해 석출상을 만드는 경우에는 시효경화와 석출경화가 같다. 강(鋼) 등에서는 변형시효(strain ageing)라 불리는 침입형 원자(탄소 C, 질소 N 등)의 석출현상이 있으나 침입형 원자의 확산속도는 치환형 원자의 그것보다 두드러지게 빠르기 때문에, 그 석출현상은 치환형 원자의 석출현상과는 양상을 달리한다.
< 알루미늄 합금의 열처리변형의 관련성>
▶ 용체화(溶體化)처리 및 시효처리에 의한 변형
용체화 처리(담금질처리)란 알루미늄합금을 500℃전후로 가열하여 시효경화에 관계되는 첨가원소를 충분히 고용시킨 후 상온에 유지시키는 조작을 말한다. 이 과포화 고용체를 상온 혹은 약간 높은 온도로 유지함으로 써 용질원자를 금속간화합물로서 석출시켜 매트릭스를 강화하여 기계적 성질을 향상시키는 처리를 시효처리라고 한다. 이것에는 상온에서 시효 시키는 상온시효와 상온보다 높은 온도에서 처리하는 고온시효(뜨임)가 있다. 용체화 처리는 고온에서 급냉하는 조작이므로 재료(호근 제품)의 내외 부에는 열전도의 시간 차이에 의한 불균일한 온도차가 발생한다.

참고 자료

1. 열처리 요점 107, 위명용, 1993
2. 비철금속재료와 열처리, 송건, 1997
3. 금속상변태, 김동훈, 김원태 공역, 1997