Al 합금의 석출경화introduction1. 실험 제목:Al합금의 석출경화2. 실험 목적:Al합금 2024 시편으로 석출경화 관찰을위해 시효 시간을 변수로 두고 시효온도에 따른 경도 변화를 측정하여 적절한 시효 시간을 알아낸다.3. 실험 방법?Al합금2024를 1~1.5cm일정한 크기로 6개의 시편을 준비한다.?전기로를1시간40분동안 500℃까지 승온을 시킨다.?용체화처리를 500℃에서 16시간 진행한다.?용체화 완료이후 시효시간을 10분,3시간,6시간,9시간,24시간으로 나누어 시효를한다.(이때 시효처리 온도는190℃이다.)?로크웰 경도계로 경도를 측정한다.(이때 누름자는 16분의1볼 이며 스케일은F이므로 주하중은60kg이된다.)4. 실험 관련 이론1.Al2024합금의 성분 및 이용4.3-4.5% CU, 0.5-0.6% Mn, 1.3-1.5% Mg과 50%이하의 Si, Zn, Ni, Cr, Pb, Bi로 구성되어있다.Al의 특성상 가벼운점을 이용하여 비행기의 재료 또는 골프체,등산용지팡이 등으로 이용하고 있다.두랄루민은 구리가 섞여 있어 알루미늄 합금 중에서도 내식성이 좋지 않기 때문에 필요한 경우에는 표면에 얇은 알루미늄을 포개서 합판(合板)으로 만들어 사용하는 경우가 많다.2.Al2024의 용체화처리용체화 처리에 의해서 재료는 연화되고, 시효에 의해서 경화된다. 두랄루민은 Cu 함유가 4.3~4.5%이므로 510℃~550℃까지 가열이후 온도 유지를하여 Al합금의 석출 경화를 유도한다. 이후 상온에서 시효를 시킨다면 철제정도의 경도가 되지만 이번 실험에서는 190℃로 진행을 하였다.(fig1.두랄루민의 용체화 온도, Wikimedia commons)Result&conclusion시간＼경도data1data2data3평균07866.672.572.3710m83.58384.683.702h9188.984.288.036h87.589.991.389.579h82.692.485.386.7724h81.384.680.982.27전기로에서 가열후 경도측정만 했으므로 측정사진은 표로 옮겼다.fig2(위)시간 변화에 에 따른 경도측정값fig3(옆) 경도값의 평균각각 시효시간에 따른 온도를 다르게 하였을 때 표를 만들어 본 것이다. 시간에따라 데이터를 평균을 내어 적절한 시효 시간을 찾게 되면 6h라고 할 수있다.실험소감 및 고찰실험은 비교적 쉽게 끝났다. 적절한 변수가 시간밖에 없었으므로 적절한 시효시간을 찾기만 하면 되었으므로 말이다. 하지만 좀 더 고민해봐야 할 점이 있었다. 바로 시효온도이다. 용체화처리온도는 정해져있으므로 그에 맞게 해야한다지만, 시효온도는 정해져있지 않았기 때문이다. 시효온도에 따라 자연시효와 인공시효로 나눌 수 있는데, 자연시효는 말 그대로 상온에서 시효를 진행하는 것이고 인공시효는 특정온도의 전기로 내에서 시효 이후 퀜칭을 하는 것이다. 이번 실험에서는 190℃에서 시효를 진행하였으므로 인공시효라고 할 수 있다. 시효가 일어나는 까닭은 금속재료의 본래의 상태가 불안정하여 안정 상태로 변하기 때문인데. 이 변화가 일으키기 우해서는 금속 결정 속에서 원자가 필요한 만큼 움직여야한다. 이움직임이 상온에서도 가능하면 상온시효가 일어나지마, 온도가 너무 낮아 금속원자의 이동이 일어나지 않을 경우에는 어느정도 가열해 줌으로써 변화가 일어나게 하는 것이다. 하지만 알루미늄 합금은 상온에서도 일어 날 수 있는데, 이는 녹는점이 낮기 때문이다. 하지만 이번 실험에서는 190℃로 지정하였다. 이는 상온에서 시효를 하면 오랜시간이 걸려 시간을 단축하기위해 약간의 온도를 높혀 진행한 것이라고 예상된다. 상온에서 시효를 하였다고 가정하였을때도 구조는 똑같이 변화할 것이므로 6h일 때 가장 높은 경도값을 보일 것이다. 하지만 6h이후에는 과시효가 일어나 강도와 경도가 낮아지는 것이다. 이 이유는 θ석출물이 형성 되기 때문이라고 알려져 있다. 과시효는 시효시간 뿐 만아니라 시효 온도에도 영향을 받으므로 온도에도 주의를 하여 실험을 하여야한다.
