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구리도금결과

구리도금실험1. 실험목적도금이 무엇을 표현하는지 알고, 전기 도금 시 표준 시험을 이용하여 조건을 바꿨을 때나타나는 효과를 알아보고 금속이 거칠어지고 녹이 스는 것을 방지하는 법을 안다.2. 실험장비음극(Cu판) ,양극(함인 동), Ti crip(1조), Unit(온도, bubbling조절), 반응 조(500cc용), copper sulfate(CuSO _{4} BULLET 5H _{2} O), Sulfauric Acid(H _{2} SO _{4} 용액), stop watch, tape, 증류수, 비이커, Hydrochloric Acid(염산), micro-pippet, 전처리 용액, 온도계, 매스 실린더3. 실험이론- Faraday’s LawF:` {a} over {n} =Q(= it )`:`m` -> m= {lt it a} over {nF} F: Faraday’s constant = 96500c/eq.1F= 1을 전자 수에 해당하는 전하량 = 96500C1C= 1초 동안 1A의 전류가 흐른 양. (1 amp= 1c/sec)n= # of equivalents exchangeda= 원자량t= 전류를 흘려준 시간/l = 전류 (암페어)m= 소모/생성 질량1st Law: 전해질 수용액 중에서 전극에 석출되는 물질의 양은 통과한 전기량(전류x시간)에비례한다.Q _{(c)} =I _{(A)} X`t _{(sec)}2nd Law: 일정한 전기량에는 전해질 수용액에서 전극에 석출하는 물질의 양은 이 물질의 화 학당량에 비례한다.전류밀도 ={전류세기} over {단위면적} - 황산구리 첨가량No효과CuSO _{4} BULLET 5H _{2} O (g/L)H _{2} SO _{4}(g/L)C.D(mA/ft ^{2})Temp.(℃)Chloride(ppm)Bubbling1표준조건150502040100Yes표1. 실험조건→황산구리의 경우: 1L의 용액에 150g의 양이 필요하므로 저울에 150g을 측정하여 비커에 넣는다. 황산구리의 양이 많으므로 메스실린더에 넣고 녹이기 힘드므로.35`=`50g#1.84= {142.9} over {V}#V=77.66ml →Chloride첨가량: 1ppm=1kg에 1mg이 들어가있는 양 이기 때문에 100ppm 은 100mg이 된다. 그리고Chloride의 경우 Cl이 용액으로 있지 않기 때문에 HCl에서 필요한 Cl의 양을 구해야 한다.HCl의 원자량 : 36.5, H의 원자량 : 1 이므로 Cl의 원자량은 35.5가 된다.({HCl원자량}over{Cl원자량}X100 = HCl에서의 Cl의 농도)HCl의농도 X Cl의 농도 = 용액에서의 Cl농도W(필요량) X Cl의 농도 = 첨가량HCl의밀도 = W/V 의식으로 Cl의 첨가부피를 구할수 있다.100ppm=100mg/L=0.1g/L#질량`=`B`X`농도(0.35)#`````````````````=`첨가량(0.1g)#B= {0.1} over {0.35} =0.2857g#V= {0.2857} over {1.18} =0.2421cc →음극 구리 도금판 양식 및 전류량 구하는 공식: 도금판의 앞면은 광택이 난다. 이 면은 tape가 붙여져 있으므로 옆의 양식으로 칼을 이용하여 만든다. 도금판의 뒷부m은 tape로 전체를 붙인다. 도금되는 면적은 그림2와 같다.표에서의 전류값은 A/ft ^{2}이므로 ft를 cm로 변환한다.1ft=30.48cm#{1} over {ft ^{2}} = {ft ^{2}} over {cm ^{2}}{20mA} over {ft ^{2}} -> {20mA} over {ft ^{2}} X {ft ^{2}} over {(30.48cm) ^{2}} =0.678A/cm ^{2}#0.678A/cm ^{2} `X`6.5cm`X`5.5cm(음극판의`넓이)=22.998A#그림 2. 음극 구리 도금판 양식→음극도금판의 탈지 방법 및 효율측정: 도금판에 taping 후에 표면에 생긴 부유물을 제거하기 위해 탈지액을 30℃에서 유지한다. 그리고 도금판을 탈지액에 담근 후 10회정도 흔들어주고 꺼내어 수돗물로 헹군 후에 증류수로 불순물을 제거하고 콤프레셔를 {도금`후`무게} over {도금전`무게}로 표현할 수 있다.그림 3. 파워서플라이 장치 & 열 및 공기 공급장치→ 장비사용방법①파워 서플라이의 DC OUTPUT 부m의 음극(검정 부m)과 구리 시편(도금 당하는 시편)을 연결 하여 전기 도금 셀에 부착시킨다. 양극(빨간 부m)은 함인동과 연결시킨다.②전기 도금 셀에 앞서 만든 용액을 붓고 열 및 공기 공급 장치의 전원을 켜 공기를 공급 해준다.③온도 조절기 전원을 켜 온도 조절기, 온도 센서를 작동 시키고 온도 센서를 용액에 담근 후 온도 조절기의 SET을 누르면 위의 표시판에는 용액의 온도가 아래의 표시판에 원하는 온도를 방향키를 이용하여 조절할 수 있다.④파워 서플라이에서 CAL버튼을 누른 상태에서 아래의 조절기로 전류를 조절 한다.⑤타이머를 10m으로 지정한 후 Power on을 누르면 타이머가 작동하고 전류가 나오게 된다. (전류를 변화하거나 각 실험 조건에서 실험이 종료되었을 때 양극과 음극의 선을 m리 하고 Power on한다.)4. 실험방법1) 전처리 용액을 사용하여 Cu 전처리2) 실험조건No효과CuSO _{4} BULLET 5H _{2} O (g/L)H _{2} SO _{4}(g/L)C.D(mA/ft ^{2})Temp.(℃)Chloride(ppm)Bubbling1표준조건150502040100Yes2전류밀도 효과SS40SSS3Chloride 효과SSSS0S4온도효과SSSR.TSS5Bubbling효과SSSSSNo표 2. 실험조건(S: 표준조건과 동일 , R.T: 상온을 말하며, 실험 전 반드시 용액의 온도를 측정 할 것,전류밀도 효과(실험 1,2 비교) , Chloride 효과(실험 1,3 비교), 온도 효과(실험 1,4 비교),bubbling 효과(실험 1,5 비교), 도금 시간 = 10m)- 1개의 실험 조건에 필요한 황산구리 및 황산, Chloride 용액의 양 : Cell 용량 500ml(5개의 실험 조건이므로 2.5L가 필요하지만, 시간이 오래 걸리므로 1.5L의 용액만 만듬)- 실험은다.3) 실험순서a. No3 조건으로 도금 용액 1.5L를 만듬 (No Chloride Addition)b. 500cc로 No3 실험을 진행- 전류밀도 20mA/cm ^{3} / 인가전류 0.678A / 40℃c. 나머지 1L에는 100ppm Chloride를 첨가하여 No1실험 진행- 전류밀도 20mA/cm ^{3} / 인가전류 0.678A/ 40℃ + HCl(35%) 0.12cc 첨가d. No2 실험 진행- 전류밀도 40mA/cm ^{3} / 인가전류 1.357A/ 40℃d. No5 실험 진행- 전류밀도 20mA/cm ^{3} / 인가전류 0.678A/ 40℃ + No bubblinge. No4 실험 진행- 전류밀도 20mA/cm ^{3} / 인가전류 0.678A/ 상온에서5. 실험 결과1) Chloride 효과시간(후)초기1m2m3m22s4m21s5m15s7m4s8m25s8m44s전압(V)1.341.351.361.371.381.391.401.411.41전류 : 0.678A도금 전 무게 : 22.39g도금 후 무게 : 22.89g2) 표준효과시간초기5m18s5m35s~6m56s6m57s전압(V)1.371.381.37~1.381.38전류 : 0.678A도금 전 무게 : 22.18g도금 후 무게 : 22.36g3) 전류밀도효과시간초기30s1m45s7m50s전압(V)2.722.732.742.75전류 : 1.357A도금 전 무게 : 22.39g도금 후 무게 : 23.04g4) Bubbling효과시간초기30s전압(V)1.391.40전류 : 0.678A도금 전 무게 : 22.86g도금 후 무게 : 22.98g5) 온도효과시간(후)초기2s1m2s1m56s2m45s2m57s3m53s4m17s4m47s5m30s6m2s6m34s7m46s전압(V)1.691.71.771.781.761.751.741.731.721.711.701.691.68전류 : 0.678A도금 전 무게 : 22.36g도금 후 무게 : 22.51g- 무게에 따른 도금효율조건초기 무게(g)도금 후 무게(g)무게차m)도금 후 두께(mu m)두께차이(mu m)도금효율(%)1)표준조건4.415.921.511342)전류밀도 효과8.8221.3912.572433)Chloride 효과4.4116.4512.043734)온도효과4.414.940.531125)Bubbling효과4.413.95-0.4690그림 4 도금 후 구리시편의 상태6) 결론먼저 가장 큰 오차 원인에 대해서 짚고 넘어가야 한다. 도금실험을 하기 전 구리판에 도금되는 부분을 제외하고 나머지 부분을 모두 taping해야 하는데, 음극 구리판의 후면부에는 taping이 실시되지 않아 이 부분에도 도금이 되었다. 따라서 이번 실험에서 정확한 도금에 따른 효율을 구하는 것은 힘들다고 볼 수 있다.표준효과에 대해서 보게 되면, 이론적으로 도금층이 형성되는 두께는 4.41mu m인데, 실제 도금이 된 두께는 약 5.92mu m이다. 오차값은 1.51mu m로 실제보다 더 많은 양의 도금이 진행되었다고 볼 수 있다. 무게로 비교해 보았을 때는 약 0.18g이 차이가 난다. 여기에서 두께 오차는 실제로 정밀측정기기로 측정한 값이 아닌 이론적인 계산식에 의해서 산출된 값이므로 실제 도금된 두께와는 많은 차이가 있을 것으로 예상한다.전류밀도 효과의 경우에는 인가하는 전류량을 증가시켜 전압의 변화를 비교하였는데 도금이 되면 될수록 저항값이 높아지기 때문에 전압이 높아진다. 따라서 도금되는 양도 많아지게 되는데 무게에 따른 도금 효율은 102.9%로 높은 편에 속한다. 이로 말미암아 인가하는 전류량을 증가시켜 전압을 높여줄 경우에 도금이 더욱 잘 되는 것을 알 수 있다.Chloride효과의 경우에는 도금액에 Chloride가 첨가되어 있지 않아 도금 효율이 좋지 않아야 하는 것이 정상적이다. 그 이유는 도금 시 Cl이온이 도금 장착이 잘 되게 하는 것 때문이다. 그러나 실험에서는 무게에 따른 도금효율이 무려 102.23%로 높게 나타났다. 이론적인 무게값과 약 0.366g이나 차이가 나는데 이에 대한 오차는 처음으로 도금을 실시하면서 숙단된다.

공학/기술| 2016.05.04| 8페이지| 1,000원| 조회(851)

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구리도금

구리도금실험1. 실험목적도금이 무엇을 표현하는지 알고, 전기 도금 시 표준 시험을 이용하여 조건을 바꿨을 때나타나는 효과를 알아보고 금속이 거칠어지고 녹이 스는 것을 방지하는 법을 안다.2. 실험장비음극(Cu판) ,양극(함인 동), Ti crip(1조), Unit(온도, bubbling조절), 반응 조(500cc용), copper sulfate(CuSO _{4} BULLET 5H _{2} O), Sulfauric Acid(H _{2} SO _{4} 용액), stop watch, tape, 증류수, 비이커, Hydrochloric Acid(염산), micro-pippet, 전처리 용액, 온도계, 매스 실린더3. 실험이론도금의 종류는 크게 전기도금, 화학도금, 용융도금, 건식도금 등이 있다. 그 중에 전기도금은도금을 하고자 하는 금속을 음극으로 하고 도금을 시키고자 하는 금속이나 다른 금속을 양극으로 하여, 원하는 도금의 특정 이온을 전해액 속에 넣고 전류를 가하여 금속 표면에 입히는 원리이다. Anode와 Cathode에서 일어나는 반응을 살펴보면 다음과 같다.그림1. 구리 도금 모식도Anode(양극)Cu -> Cu ^{2+} +2e ^{-} (산화): 전자부족 → 부족한 전자를 충원하기 위해 산화반응이 발생Cathode(음극)Cu ^{2+} +2e ^{-} -> Cu (환원): 과잉전자 → 과잉전자를 소모하기 위해 환원반응이와 같이 양극에는 전자가 부족하여 이를 충원하기 위해 산화반응을, 음극에는 전자가 많아 이를 소모하기 위해 환원이 일어나는 반응이 진행된다. 이때 산화/환원으로 얻어지는 물질의 양은 통과된 전하량에 비례한다.- Faraday’s LawF:` {a} over {n} =Q(= it )`:`m` -> m= {lt it a} over {nF} F: Faraday’s constant = 96500c/eq.1F= 1을 전자 수에 해당하는 전하량 = 96500C1C= 1초 동안 1A의 전류가 흐른 양. (1 amp= 1c/sec)n= # of equivalents exchangeda= 원자량t= 전류를 흘려준 시간/l = 전류 (암페어)m= 소모/생성 질량1st Law: 전해질 수용액 중에서 전극에 석출되는 물질의 양은 통과한 전기량(전류x시간)에비례한다.Q _{(c)} =I _{(A)} X`t _{(sec)}2nd Law: 일정한 전기량에는 전해질 수용액에서 전극에 석출하는 물질의 양은 이 물질의 화 학당량에 비례한다.전류밀도 ={전류세기} over {단위면적} - 황산구리 첨가량No효과CuSO _{4} BULLET 5H _{2} O (g/L)H _{2} SO _{4}(g/L)C.D(A/ft ^{2})Temp.(℃)Chloride(ppm)Bubbling1표준조건2405010040100Yes표1. 실험조건→황산구리의 경우: 1L의 용액에 240g의 양이 필요하므로 저울에 240g을 측정하여 비커에 넣는다. 황산구리의 양이 많으므로 메스실린더에 넣고 녹이기 힘드므로, 1L의 비커에 약 800ml의 증류수를 채운 후에 황산구리 240g을 넣고 세척기에 넣고 녹인다.→황산의 경우: 황산은 액체이므로 ml의 부피로 환산을 해야 하는데, 황산의 밀도는 1.84g/cm ^{3}, 농도는35%이다. 황산의 필요량은 다음과 같다.W(필요량)``X``용액의농도(%)=첨가하여야`하는`양#D(밀도)= {W(필요량)} over {V(부피)}#W`X`0.35`=`50g#1.84= {142.9} over {V}#V=77.66ml →Chloride첨가량: 1ppm=1kg에 1mg이 들어가있는 양 이기 때문에 100ppm 은 100mg이 된다. 그리고Chloride의 경우 Cl이 용액으로 있지 않기 때문에 HCl에서 필요한 Cl의 양을 구해야 한다.HCl의 원자량 : 36.5, H의 원자량 : 1 이므로 Cl의 원자량은 35.5가 된다.({HCl원자량}over{Cl원자량}X100 = HCl에서의 Cl의 농도)HCl의농도 X Cl의 농도 = 용액에서의 Cl농도W(필요량) X Cl의 농도 = 첨가량HCl의밀도 = W/V 의식으로 Cl의 첨가부피를 구할수 있다.100ppm=100mg/L=0.1g/L#질량`=`B`X`농도(0.35)#`````````````````=`첨가량(0.1g)#B= {0.1} over {0.35} =0.2857g#V= {0.2857} over {1.18} =0.2421cc →음극 구리 도금판 양식 및 전류량 구하는 공식: 도금판의 앞면은 광택이 난다. 이 면은 tape가 붙여져 있으므로 옆의 양식으로 칼을 이용하여 만든다. 도금판의 뒷부분은 tape로 전체를 붙인다. 도금되는 면적은 그림2와 같다.표에서의 전류값은 A/ft ^{2}이므로 ft를 cm로 변환한다.1ft=30.48cm#{1} over {ft ^{2}} = {ft ^{2}} over {cm ^{2}}{20mA} over {ft ^{2}} -> {20mA} over {ft ^{2}} X {ft ^{2}} over {(30.48cm) ^{2}} =0.678A/cm ^{2}#0.678A/cm ^{2} `X`6.5cm`X`5.5cm(음극판의`넓이)=22.998A#그림 2. 음극 구리 도금판 양식→음극도금판의 탈지 방법 및 효율측정: 도금판에 taping 후에 표면에 생긴 부유물을 제거하기 위해 탈지액을 30℃에서 유지한다. 그리고 도금판을 탈지액에 담근 후 10회정도 흔들어주고 꺼내어 수돗물로 헹군 후에 증류수로 불순물을 제거하고 콤프레셔를 이용하여 수분을 제거한다.탈지가 끝난 도금판의 전기 도금되는 면적을 제외한 tape를 제거하고 무게를 측정한다. 그리고 도금이 끝난 후 도금판을 수돗물로 즉시 세척하고 증류수를 이용하여 불순물을 제거한 후 콤프레셔로 수분을 제거한 후 무게를 측정한다. 이때 주의할 사항으로 도금이 끝난 후 즉시 세척하지 않으면 도금액의 영향으로 도금 표면이 불량해진다.도금의 효율은도금효율= {도금`후`무게} over {도금전`무게}로 표현할 수 있다.그림 3. 파워서플라이 장치 & 열 및 공기 공급장치→ 장비사용방법①파워 서플라이의 DC OUTPUT 부분의 음극(검정 부분)과 구리 시편(도금 당하는 시편)을 연결 하여 전기 도금 셀에 부착시킨다. 양극(빨간 부분)은 함인동과 연결시킨다.②전기 도금 셀에 앞서 만든 용액을 붓고 열 및 공기 공급 장치의 전원을 켜 공기를 공급 해준다.③온도 조절기 전원을 켜 온도 조절기, 온도 센서를 작동 시키고 온도 센서를 용액에 담근 후 온도 조절기의 SET을 누르면 위의 표시판에는 용액의 온도가 아래의 표시판에 원하는 온도를 방향키를 이용하여 조절할 수 있다.④파워 서플라이에서 CAL버튼을 누른 상태에서 아래의 조절기로 전류를 조절 한다.⑤타이머를 10분으로 지정한 후 Power on을 누르면 타이머가 작동하고 전류가 나오게 된다. (전류를 변화하거나 각 실험 조건에서 실험이 종료되었을 때 양극과 음극의 선을 분리 하고 Power on한다.)4. 실험방법1) 전처리 용액을 사용하여 Cu 전처리

공학/기술| 2016.05.04| 5페이지| 1,000원| 조회(752)

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A356 합금 주물 결과보고서

서론본 보고서는 알루미늄 계 합금 중 사용량이 가장 많은 AISI 규격 A356 KS규격 AC4C 합금인 Al-7%Si 합금의 주물에 대한 보고서 이다.알루미늄 합금의 주물은 마모 및 내식성, 높은 강도, 중량 비율의 넓은 범위 등을 갖춘 우수한 특성을 가지고 있다. 이로 인해 알루미늄의 사용이 증가되었고 금속 품질과 예상할 수 있는 주물의 속성을 증가시키기 위해 알루미늄 주물에 대한 연구는 진행되고 있다.본 실험에서는 알루미늄 주물 도중bubbling의 효과, 합금원소 첨가에 따른 개량화 처리, 열처리 방식에 따른 개량화 처리 등을 시행하면서 알루미늄 미세조직의 변화과정을 살펴보고, 어떠한 영향을 주는 지를 확인하는 것을 목적으로 실험할 것이다.이론적 배경가. 실리콘 개량화개량화 처리 (modification)은 고체화동안에 규소의 구조를 바꿈으로써 Al-Si 합금의 기계적 성질을 개선시킨다. 이 Al-Si 합금에서는 규소가 주요 구성 성분이기 때문에 공정과 주물의 마지막 특징에 중요한 역할을 한다. 개량처리는 변형제(modifier) 라고 알려져 있는 특정 요소로 용해물을 처리함으로써 가능한 방법이 있는데 이것이 소듐(Na), 스트론튬(Sr), 안티모네(Sb) 등 합금원소를 첨가하는 방식이다.개량처리 된 주물과 그렇지 않은 주물의 기계적인 특성에는 상당한 차이가 나는데 합금이 개량처리를 하지 않을 때, 규소 면은 주물 시 좋지 않은 기계적 성질을 나타내는 원인인 바늘 모양의 플레이트로 존재하게 된다. 다음 표1은 개량처리 되지 않은 A356합금과 합금원소를 첨가하여 개량처리 한 A356 합금의 인장 특성의 차이를 보여준다.표를 보게 되면 열처리 조건은 540℃에서 10시간 유지한 후, 퀜칭한 다음 160℃에서 6시간동안 시효처리를 하였다.먼저, 개량화 처리를 실시하지 않은 강의 경우 최대인장강도가 180Mpa, 연신율이 6.8% , 항복강도가 305Mpa로 나타났다. 이 때 합금 원소를 첨가하자 바늘 모양의 실리콘에서 섬유형태나, 판형의 층을 이루는 실리콘공에 의해서 발생하는 현상으로 밝혀져 있다. 이러한 기공이 증가되는 이유는 세 가지로 추측된다.개량화 처리를 하면서 수소가스가 유입되어 기공이 발생한다.합금 원소 중 변형하는 원소가 있다면 수소 흡수력이 강해진다.개량화 처리 시 합금의 수축 량 패턴에 대해 변화가 일어난다.이러한 이유가 정확하다면 수소 가스의 흡수를 피하거나 최소화해야 할 것이다. 이러한 수소 가스의 흡수를 최소화 시키는 방법으로는 두 가지가 있다.첫 번째로 기공의 발생 원인이 가스와 수축 량 결합이 원인이기 때문에 가장 능률적인 탈기 단위를 사용해야 한다는 것이다.두 번째로는 냉경을 많이 사용하는 것은 주조에서 특히 많은 고려를 하여야 한다.현재 개량화 처리제로 사용되는 Na, Sr, Sb가 사용되는데 이것을 비교해 보자면 먼저 Sr은 개량화 처리시 압력의 주조 공업에서 광범위하게 적용되고 영구적인 조절효과를 제공한다. 만약 과도하게 Sr을 첨가하는 경우에도 Al 줄무늬나 Si 결정립 조대화를 발생시키지 않는다. 그러나 원하지 않는 개재물 등을 만들 수 있는 단점이 있다 (예, SrSi₂, SrAl₂Si₂)Na은 Sr과 효과가 비슷하지만 Sr보다 적은 양으로도 원하는 규소의 모양을 만들 수 있다. 그러나 회복률이나 수율은 매우 낮고 용융 시에 산화가 매우 빨라, 많은 Na을 넣어야 보완할 수 있는데, Na 과첨가는 과개량화가 일어날 수가 있고 산화 경향 또한 크기 때문에 양을 조절해서 투입하는 것은 어려운 일이다.나. 기공용해된 알루미늄은 수소기체를 쉽게 흡수하는데, 수소는 응고한 금속에서 빈 공간을 가지고 기공을 발생시킨다. 이는 표면결함 발생의 저항뿐만 아니라 부식, 균열전파의 저항과 기계적 특성을 감소시키는 표면 기공을 만들어 낸다.몬트리올의 맥길 대학의 JE Gruzleski에 따르면 기공이 발생하게 되면 개량화처리에 의해 얻어진 기계적 특성의 장점을 모두 상쇄할 수 있다고 한다. 뿐만 아니라 주조에서 누수 방지로 요구되는 압력을 줄인다고 한다. 그것은 일반적으로 개량화처리가 알루미늄그림9.변형된 Fe금속간화합물의 형태그림10.합금원소에 따른 형성되는 상그림9와 같이 많은 Fe-rich 합금의 상은 Al-Si를 기초로 다양한 상으로 나타난다. OM상에서 α상은 불규칙한 모양으로나타나고 β상은 바늘처럼 나타난다. α상은 α-Al 이 공정 응고를 하는 동안 발생한다. α상이 초정 상으로 응고되면 이는 다면체로 나타날 수 있다. β상은 항상 초정상 이며 3차원으로 판상으로 형성한다. 이 상은 다공도를 증가 시켜 취성강도를 감소시키는 해로운 기계적 물성을 가지게 하는 상이다.Fe의 존재로 인해 가공 동안에 몇몇 유익한 효과도 존재한다. 가공동안 증가하는 고온강도와 내마모성 증가이다. 일반적으로 이러한 Fe 금속간화합물의 특성저하를 방지하기 위하여 중화물을 투입하는데 바로 Mn을 투입하는 것이다. 일반적인 방법은 Mn의 wt%가 Fe의 wt%의 절반 이상 투입하는 것이라고 명시한다. 그러나 몇몇의 β상은 여전히 형성할 수 있다고 한다.라) 알루미늄 합금의 종류 및 Al-Si 합금Al합금재료 특성1000계열순 Al 로서, 내식성이 좋고, 광의 반사성, 열의 도전성이 뛰어나다. 강도는 낮지만 용접 및 성형가공이 쉽다.2000계열Cu 를 주첨가 성분으로 한 것에 Mg 등을 함유한 열처리 합금이다. 열처리에 따라 강도는 높지만 내식성 및 용접성이 떨어지는 것이 많다. (단 2219 합금의 용접성은 우월하다.) Rivet 접합에 의한 구조물, 특히 항공기재로서 이용된다.3000계열Mn 을 주첨가 성분으로 한 냉각가공에 의해 각종 성질을 갖는 비열 처리 합금이다. 순 Al 에 비해 강도는 약간 높고, 용접성, 내식성, 성형 가공성 등도 좋다4000계열Si 를 주첨가 성분으로 한 비열처리 합금이다.용접 재료로서 이용된다.5000계열Mg 를 주첨가 성분으로 한 강도가 높은 비열처리 합금이다.용접성이 양호하고 해수 분위기에서도 내식성이 좋다.6000계열Mg 와 Si 를 주첨가 성분으로 한 열처리 합금이다. 용접성, 내식성이 양호하며 형재 및 관 등 구조물에 널리 5%wt% Fe-Al ALTAB) 을 1.5wt% 함량이 되도록 장입하고 7분간 교반을 실시 한 후 용탕을 600g 출탕하여 주형틀에서 응고 시킨다.(10200g X 100/75 X 15/100 = 204g)남은 9600g의 용탕에 (20wt%Mn-Al ALTAB)을 1wt%가 되도록 첨가한 후 9분간 교반 실시 후 600g을 출탕하여 응고시킨다.(9600g X 100/20 X 1/100 = 480g)각 시편을 커팅하여 sand paper (#800, 1000, 1500, 2000) 를 이용하여 glinding 을 실시 하고 Auto polisher 에서 polishing을 실시한다.각 시편을 Optical Microscopy에서 각각 x100, x500 배율로 촬영하여 분석한다.각각의 시편을 SEM을 이용하여 사진 촬영 후 조성 분석을 실시한다.실험결과1번시편OM x100OM x500SEM x200SEM x2000EDX 분석결과광학현미경 x100 사진에서 검은 색으로 나타나는 Si는 dendrite형태로 넓게 구성되어 있다. 굵은 침상형태의 Si가 특징적으로 관찰된다. 사진에서 검게 나타난 부분은 기공으로 추측되는데, 이는 현미경사진에서 contrast의 차이로 나타나는 것이 아니라 그저 검정색으로 나타나기 때문이다. 또한 EDX 분석에서 Si이 공정반응으로 공정조직으로 생성하고 있음을 알 수 있다. 이러한 상태의 합금은 연성이 낮고 취성이 강해 파괴가 잘 일어난다.2번시편OM x100OM x500SEM x200SEM x2000EDX 분석자료1번시편과 비교하여 2번 시편에서는 dendrite 형태의 Si가 결합이 조금씩 파괴되어 있는 형태를 지닌다. Bubbling은 질소가스로 실시하는데, 이는 합금 내부의 용존 gas를 비활성 gas로 주입하여 용존 gas를 외부로 배출 시키기 위한 작업이다. 전체적으로 기공의 수가 감소되어 있었다. EDX 분석결과는 공정 Si부분에서 Si의 분율이 더욱 커진 것을 알 수 있었다.3번시편OM x100OM x500SEM x2. 이는 Fe 자체를 줄이는 것에 비해 비용도 적게 들고, 시간도 절약시킬 수 있는 효과적인 방법이다. 전체적인 구조를 보았을 때, 조직이 전체적으로 구상화가 이루어지고 있는 것을 볼 수 있었다. SEM 사진과 EDX 분석결과를 바탕으로 보아 Al 기지상에서 Si조직은 개량화처리 되어 더 이상 dendrite 형태를 찾아보기가 어렵다. 그리고 드문드문 contrast가 밝게 나타나는 석출물로 보이는 형태가 있는데, 이의 조성으로 보아 이 상은 Al(Mn,Fe)Si 석출물이라고 판단된다.결론본 실험은 A356 Al-Si 합금에 아무런 처리를 하지 않은 것, bubbling처리 한 것, Sr첨가, Fe첨가, Mn 첨가 하였을 때 각각의 시편에서 나타나는 조직의 변화를 관찰하는 실험이었다. 아무런 처리를 하지 않은 1번 시편의 경우 Si가 큰 판과 침상형태로 나타나 있었다. 이는 개량화 처리가 되지 않은 상태로 열악한 기계적 특성을 가지고 있다. 이때의 합금은 연성이 취약하고 취성이 강한 성질이라 파괴가 잘 된다. 또한 가장 큰 문제점으로 많은 기공을 들 수가 있는데, 잉곳 제작시 탈가스 공정을 추가하여 기공의 생성을 최소화 하여야 한다. Bubbling 처리한 2번 시편의 경우 조직 사진에서 크게 괄목할 만한 변화는 나타나지 않았으나 기공의 수가 전체적으로 감소 하고 SI 조직이 점점 분해되는 것을 알 수 있었다.눈에 띄게 변화되는 부분은 Sr을 첨가한 3번시편에서 부터이다. 여기에서는 침상의 Si가 붕괴되고 미세하게 분산되며 개량화처리가 진행됨을 알 수 있다. 또한 dendrite 조직이 많이 사라짐을 알 수 있었다. 그러나 Fe를 첨가한 4번시편의 경우 다시 판상의 석출물이 등장하게 되며 Al 조직을 자르고 성장하는 형태로 생기기 때문에 Al 합금의 강도에 치명적인 영향을 미치게 된다. 또한 이러한 석출물은 경도를 증가시킬 수는 있으나 내식성이 저하되기 떄문에 반드시 함량을 줄여야 한다. 그리하여 합금시킨 Mn 첨가한 5번 시편을 보게 되면 판상의 Fe 석출물oys

공학/기술| 2016.04.22| 15페이지| 1,000원| 조회(628)

알루미늄, 결과보고서, 주물, 알루미늄주물, Al재련

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소재열처리 복합정리 및 족보

- 중간고사1. S45C와 SCM440 steel을 Q/T하여 HRC28을 얻고자 할 때1) Q/T 열처리 방안 설계sol) 세척 -> 가열로 -> Oil quenching -> 후세척 ->tempering로 -> 공냉가) 상기 2개의 강재를 500~500℃에서 inch당 1hr 정도로 계산하여 예열한다.그 후 ASM handbook vol4에 따라 S45C는 800~845℃, SCM440은 830~855℃에서 inch당 30분 정도로 austenitizing 한다.나) CCT diagram을 참고하여 33℃/sec 보단 빠르게 냉각하여 S45C는 수냉, SCM440은 유냉 quenching 한다. 이 때 oil을 잘 교반하여 냉각속도 감소를 억제한다.다) HRC28을 얻기 위해 ASM handbook 1장 8절의 table1.에 따르면 S45C는 약 550℃에서 tempering 시 HRC28을 얻을 수 있고, SCM440은 650℃에서 tempering 시 (합금이라 650℃가능) HB271을 얻는데, 이를 경도 환산표로 환산시 HRC27~28을 얻을 수 있다. 이때의 시간은 inch 당 1시간 이다. 이후 공냉한다.2) 이 때 HRC28을 갖는 조직의 인장강도는?sol) HRC28일 때 환산표에서 HB271이다. 열처리 가이드북 13p의 브리넬 경도와 인장강도 사이의 관계식을 이용하여sigma _{B} (1000psi) image 0.5HB` -> 0.5 TIMES 271=135.5(1000psi)#sigma _{B} (kgf/mm ^{2} ) image 0.35HB -> 0.35 TIMES 271=94.85(kgf/mm ^{2} )3) 상기 강재를 austenitizing 하기 위한 열처리 분위기 설계, 직경 1m 높이 2m의 로에 장입시 gas의 장입유량 계산sol) 열처리 시 산화를 막기 위해 Rx gas를 사용하는데 이 gas 의 C함량은 0.4%C로서 0.4%C는 바로 사용가능하다. S45C와 SCM440은 각 0.45%C, 0.42%C정도로서} 주입시 Rx gas가 되고 총 2.5m ^{3}이다.나) 장입유량V= pi r ^{2} h` -> pi TIMES (0.5m) ^{2} TIMES 2m=1.57m ^{3} 이다.여기서 gas는 로 부피의 4~5배를 장입하는데 5배라하면 1.57 X 5 = 7.85m ^{3} 을 장입하여야 한다.여기서CH _{3} OH=7.85 TIMES {1.5} over {2.5} =4.71m ^{3}#`N _{2} =7.85 TIMES {1} over {2.5} =3.14m ^{3`} ````````````(1l=1000cc`,`1m ^{3} =1000l) 따라서,CH _{3} OH=1l:1.5m ^{3} =x:4.71`````(CH _{3} OH=3.14l)#`N _{2} =3.14m ^{3} TIMES {10 ^{6} cc} over {1m ^{3}} `=`3.14 TIMES 10 ^{6} cc 4) 상기 강재의 직경 40mmPHI 길이 1800mm인 강재 1ton 장입시 실제 전체 장입봉 수,장입방법은?sol) 가) 장입봉의 수 (Fe의 밀도 : 7.8g/cm ^{3})d= {m} over {V}V=2cm ^{2} TIMES pi TIMES 180cm`=`2262cm ^{3}#7.8g/cm ^{3} = {M} over {2262cm ^{3}} -> M=17643g=17.643kg#1000/17.643=56.68 image 56 SIM 57EA나) 장입방안 -> pit type furnace상부의 fan은 gas를 순환시킨다 .gas가 순환하여 강재와 골고루 반응하기 위해서는 강재 사이 일정한 간격이 필요하며 봉재는 세우는 것이 더 많은 봉재를 넣을 수 있어 원가 절감에 기여한다.2.CSiMnN _{f}grain sizepearlite0.2%0.3%0.5%0.08%20mm25%1) 상기 조성의 강재의 인장강도 (sigma _{B}) 및 항복강도 (sigma _{y})를 계산하시오.sol) 열처리 가이드북 18p의 pickering 식을 사용한다.sigma _{B} 1(%N _{f} )+1.77(d ^{{-1} over {2}} )#```````````````````````````````````````````````=5.5+(3.3 TIMES 0.5)+(8.5 TIMES 0.3)+(36.1 TIMES 0.08)+(1.77 TIMES 20 ^{{-1} over {2}} )#```````````````````````````````````````````````=12.98kgf/mm ^{2}2) 상기 조성의 강재 항복강도를 향상시키는 방안 설계sol) pickering 식에서 보면 grain 미세화는sigma _{B}와sigma _{y}를 모두 향상시키나 특히sigma _{y}의 향상 효과가 큰 것을 알 수 있다. 따라서 결정립 미세화를 시킨다. -> ferrite 결정립의 미세화ferrite는 모상인 austenite가 미세하면 같이 미세하다. austenite 미세화를 위해서는 austenite화 온도를 낮게, 그리고 머무는 시간을 짧게하여 austenite grain의 성장을 억제하여 냉각한다. 이때alpha +pearlite가 석출하여 이 과정 반복 시 더욱 미세하다.여기서 미세할수록 강해지는 이유는 hall-patch 관계식 (sigma _{y} = sigma _{0} +kd ^{{-1} over {2}})으로 알 수 있으며 이는 전위가움직여서 grain boundary에 걸리면 slip이 더 진행되지 않으므로 grain을 미세하게 할수록 전위가 이동하기 힘들어 재료가 단단해진다고 할 수 있다.3. 직경 10cmPHI , 길이 200cm 인 아래 조성의 SCM440 봉재와 S40C 봉재를 각각 austenitisteelsCSiMnPSCrMoSCM4400.400.300.500.030.031.20.25S40C0.400.300.500.030.03--ng 후 oil quenching 및 tempering을 실시하여 최종 HRC25의 표면경도를 얻으려 한다. 이 때 사용된 로의 chamber는 직경 100cm 깊이 300cm p함,f _{Si} TIMES f _{mn} TIMES f _{"Ni"} TIMES f _{Cr} TIMES CDOTS : Si, Cr등의 경화능 배수)가) S40C열처리 가이드북 그림 1-12에서 0.4%C의 austenite 입도는 8로 가정하면,D _{IO} =5mm이고합금함량에 따른 곱셈계수 표에서f _{Si} =1.21`,`f _{Mn} =2.667이다.THEREFORE D _{I} =5mm TIMES 1.21 TIMES 2.667=16.14mm나) SCM440같은 방법으로D _{I} =5mm,f _{Si} =1.21,````f _{Mn} =2.667,``f _{Cr} =3.592,```f _{Mo} =1.75THEREFORE D _{I} =5mm TIMES 1.21 TIMES 2.667 TIMES 3.592 TIMES 1.75=101.43mm따라서 SCM440이 S40C보다 약 6.28배 경화능이 우수하다.2) 최종표면경도 HRC25를 얻기 위한 tempering 온도 및 시간을 구하시오.sol) 가) S40C의 경우ASM handbook 의 1장 8절 table1. 에 따라 약 560℃에서 1inch당 1hr 가열한다. 즉, 약 4시간을 열처리 한다.나) SCM440의 경우ASM handbook 의 1장 14절 table5.에 따라 약 680℃정도에서 inch당 1hr 가열한다. 즉, 약 4시간 열처리 한다.3) SCM440강과 S40C강의 quenching 후 600℃에서 tempering 시 두 강의 경도갑 설명sol) S40C와 SCM440은 600℃에서 tempering 시 각각의 경도값은 HRC22, HRC35이다. 탄소의 함량만 고려하면 두 강재의 경도값은 비슷하다. 하지만 SCM440의 경우 Cr,Mo의 합금원소가 carbide 형성원소로서gamma +(Cr`Mo`Fe) _{7} C _{3}를 형성하여 탄소의 확산을 방해하기 때문에 carbide의 성장이 S40C에 비해 어려워진다. 따라서 같은 온도에서 탄화물 형성이 쉬운 S40C는 S립 미세화에 의한 강화가) 변태직전gamma 미세화낮은 austenitizing 온도에서 짧게 유지하면gamma -graindl 미세해지고 모상이 미세하므로 여기서 석출하는alpha 도 미세화된다. grain이 미세하면 전위가 조금만 움직여도 grain boundary에 걸리기 때문에 소성변형이 억제된다. 즉 강화된다.나) ferrite 결정립 성장을 저지한다.Ti, Nb 등을 첨가하여 TiN, TiC, NbC, NbN 등의 탄화물/질화물을 형성하여gamma =grain의 성장을 억제한다. 이러한 탄화물/질화물 들은 말뚝처럼 grain boundary에서 원자이동을 방해한다. 하지만 너무 많으면 모래 붙은 벽지처럼 결합력이 떨어지므로 주의 한다.3) 변태에 의한 강화가) Normalizing주조 시 고온에서 냉각과 응고속도 차이 같은 요인에 의해 조직이 불균일하기 때문에 가공전 실시한다.A _{3} ,A _{cm}+50℃ 정도에서 가열하여gamma 단상을 만든 후 공냉하며 결함개선, 잔류응력제거 등으로 기계적 성질이 향상된다.나) Q/T 처리강재를gamma 구역에서 급랭한다. 이 때 냉각속도는 변태곡선의 nose보다 좌측으로 오도록 빠르게 냉각한다. 이 때 martensite 조직으로 무확산 변태시켜 경화되는 것이다. 하지만 이 조직은 취성이 커서 사용할 수 없다. 따라서 tempering을 하여 인성을 부여하여야 하며, 이때 600℃ 정도에서 tempering 하면 sorbite를 얻는데 강도도 적당하고 인성이 좋은 궁극적인 목표에 도달하게 된다.5. Pian wire의 파텐팅 처리sol)Piano wire는 고탄소강을 70~90% 냉간가공하여 300kgf/mm ^{2} 이상의 높은 인장강도를 얻는다. 고도의 냉간가공을 필요로 하므로 전처리로 연속로에서800℃에서 austenite화 한다. 이후 납에서 550℃ 정도의 nose온도에서 등온 변태를 시켜 변태 완료선 까지 가열하여 미세 pearlite를 얻게 되는데 이것이 파텐팅 처리이다. (TTT diagra다.

학교| 2016.04.21| 6페이지| 1,500원| 조회(281)

족보, 열처리, 김영희

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Enhanced structural refinement by combining phase transformation and plastic deformation in steels 번역

강의 상변태와 소성가공의 결합에 의한 강화된 구조 미세화 방법Abstract이 논문은 강을 예로써 벌크 상태의 나노구조 금속을 제작하기 위한 상변태와 소성가공의 결합의 이점에 대해 요약 및 토의 되었다. 구조의 진화의 메커니즘은 상변태와 소성변형의 결합 세 가지 방법으로 정리한다. 이는 나노구조를 실감하기 위한 많은 공정 중 실현 가능성이 있다고 결론 내려졌다.1.Introduction이는 UFG(초미세결정립) 혹은 0.1-1mu m 또는 수십나노미터의 결정립 크기를 갖는 금속 재료를 제작하는 것이 가능할 것이라고 기대된다. 초변형 혹은 극심한 소성변형은 나노구조의 금속을 생산할 수 있는 가능성이 있는 방법 중 하나이다. 그런데, SPD공정은 연구실 스케일의 기본적인 연구와 큰 스케일의 제작의 응용사이에는 큰 갭이 존재한다. 현재 이 논문에서는 저자는 벌크재료의 나노스케일 금속을 제작하기 위하여 소성변형과 상변태의 결합을 제안한다.구조용 금속재료의 미세구조 미세화는 사실상 소성변형 재료의 재결정이나 석출, 상변태와 같은 고상-고상간의 반응을 이용한 소성변형과 열처리공법에 의해 달성되었다고 본다. 그런데, 지금까지 실제로 형성한 결정립의 크기는 10mu m가 최소값이었다. 이 논문에서는 고상-고상반응과 소성변형의 결합의 다양한 방법이 고려되었는데 이 결합의 이점은 벌크형태의 금속에서 나노단위의 구조를 형성하는데 있어 통상적인 한계를 극복했다고 본다. 본 논문에서는 여러 가지 상변태를 가지는 매우 중요한 구조용 금속인 강을 위주로 논의하겠지만 이 이론은 다른 합금계에서도 적용이 가능하다.2. Classification of process sequences and microstructures(공정순서와 미세소직의 분류)상변태와 소성가공의 결합하는 세가지 방법이 있는데, 이는 Figure1에 있다.(i) 상변태 전 모상의 소성변형(ii) 상변태 이후 소성변형(iii) 소성변형과 상변태 방법두 번째 방법(Fig.1(b))은 보통 변형된 기지의 재결정을 위해서 변형 이후 실제 결정립 크기는 1~2mu m라고 알려져있다. 베이나이트는 마르텐사이트 구조와 비슷한 구조로 알려졌는데[7] 마르텐사이트 구조에 대해 논의를 한다면 베이나이트 또한 적용할 수 있을 것이다.3. Sequence (i) : deformation of parent phase prior to phase transformation방법 1, 상변태 전 모상의 변형모상(오스테나이트)의 상변태와 소성가공을 결합하는 것은 강에서는 이미 전통적인 가공열처리 공정이다. [3,8] 가장 성공적인 예로써, 저탄소강판의 냉각속도를 가속화한 압연이다. 이 공정에서, 미세화의 목표는 페라이트이다. 이 미세구조 미세화의 기술은 오스테나이트의 재결정, 오스테나이트 아래에서 큰 과냉하여 (재결정화되지않은) 제작한 페라이트의 핵생성 강화, 그리고 변환된 페라이트의 결정립 성장방해이다. 압연상태의 미세한 조절(온도, 환원과 패스 스케쥴)과 Ti 혹은 Nb의 미세합금은 최소평균 5mu m의 결정립 크기를 갖는다. [8] 미세한 결정판립을 가진 판은 훌륭한 인성과 높은 강도를 보인다.그렇지만 결정립 크기를 미세화 해도 벌크형태 페라이트 강의 최소한계는 여전히 5mu m 정도이다. 1990년대에 완료된 많은 연구과제에서, 압연의 조절 원리는 충분히 엄중한 상태로 조사되었다. 즉, 마무리 압연에서 압연율이 50%이상으로 감소되도록 좀 더 낮은 온도에서(500~700도 근처) 한번 강하게 마무리 짓는 것이다.결과적으로, 연구실 스케일에서 1mu m 결정립 크기를 얻을 수 있었다. [9] 이러한 조건에서, 몇가지 새로운 형상, 동적 페라이트 변환[10]과 단적 가열에 의한 역변태 유도[9]가 발견되었다. 이 루트를 따라 결정립 미세화를 함에도 불구하고 여전히 결정립 사이즈는 1mu m가 한계로 보였다. 오스테나이트는 고온상이다, 그래서 결정립 미세화와 오스테나이트의 격자결함의 축적, 페라이트의 핵생성 장소 제공은 근본적으로 제한되어 있다.이는 오스테나이트 결정립이 미세한 펄라이트 블록과 콜로니로 이어질의 영향을 받지 않는다. [13] 다른 한편으로는, 오스포밍된 강에서 몇몇의 (방위)변이형 마르텐사이트는 작은 구역 내에서 형태를 형성할 수 있도록 촉진되고, 미세한 블록 구조를 가지게 된다.[13]블록 미세화는 대게는 오스포밍된 마르텐사이트가 유지됨으로 인해 높은 인성을 가지게 되는 이유가 된다.부수적으로, 마르텐사이트 변태 이전의 오스테나이트 소성변형은 페라이트와 펄라이트 변태에 비해 유리한 점이 있고, 그 이유는 마르텐사이트의 변태 온도가 페라이트와 퍼라이트 변태의 온도보다 낮기 때문이다. 결과적으로, 소성변형은 낮은 온도에서 일어날 수 있다. 오스테나이트의 재결정은 낮은온도 에서는 일어나지 않고, 그래서 결과적으로 생긴 마르텐사이트(또는 베이나이트)의 미세조직 결정립 조대화는 가능한 피할 수 있다. 고밀도의 격자 결함은 낮은 온도에서의 오스테나이트 변형 시간 이내에 축적될 수 있고, 고밀도의 결함은 Laths, 블록 그리고 마르텐사이트 구조 다발을 개량할 수 있다. 그러나, 형식적인 오스포밍 공정에서 압연할때는 오직 10몇%의 압하율(혹은 압축)만 적용되고, 그 이유는 오스테나이트의 높은 유동응력 때문이다.이것은 원래의 마르텐사이트의 상에서 마르텐사이트 균등하고 미세한 조직에 주의해야한다. 이것은 상당한 고강도와 인성을 보유하고있는 베이나이트와 베이나이틱 페라이트를 가지고있는 나노구조의 베이나이트와 20nm만큼 얇은 두께를 유지하고 있는 오스테나이트 강판들 또한 실제로 상변태만으로도 발달되었다. 최초의 미세한 구조를 가진 마르텐사이트와 베이나이트와 같은 것들은 더 나아가 소성변형을 소성변형을 적절한 방법의 상변태 이용한 나노구조의 제작에 잠재력으로 제안된다. 오스테나이트의 변형은 유동응력이 더 이상 증가하지 않는 더 높은 고온에서 실행될지도 모르고, 또한 금속 가공 기술에서 개선점들은 큰 응력변형을 저온에서 가능하게 할 수 있을지도 모른다. γ그레인의 미세화 효과 또한 흥미롭다. 만약 SPD 공정이 시행된다면, 나노구조화된 오스테나이트는 추후에 만들어질지압연 접합 된다; 이런 공정 절차가 폰 미세스 등가변형률(εvm)이 5.6과 같아지는 7사이클까지 반복된다. 판의 가로축 방향(TD)으로 관찰된 투과 전자 현미경(TEM) 명시야상 이미지(그림3(a))는 압연방향으로 늘어난 초미세구조를 보여준다. 여기서 초미세 결정립들의 두께가 200nm임을 관찰할 수 있다. TEM에서 각 구역의 키구치-선 분석은 그림3(b)에서의 보여지는 명시야상 이미지와 입계 방위차 지도가 같다는 결과를 주었다. 입계 지도는 대부분 늘어난 결정립들이 고경각입계에 의해 둘러싸여있다는 것을 명백히 드러냈다. 그러므로 그림3(a)에서 초미세 결정립들은 확실히 서로서로 큰 결정 방위차를 가지는 결정립이라고 결론지을 수 있다. 하지만 그와 동시에 미세구조는 많은 수의 소경각입계(부입계들) 뿐만 내부 전위들까지 포함하고 있다. 전위하부구조의 존재와 늘어난 결정의 형태는 미세구조가 본질적으로 변형 미세구조인 것을 나타낸다.SPD동안 미세구조 발전은 결정립 한 부분의 관점에서 이해될 수 있다. SPD에 의해 UFG구조가 얻어졌다는 사실은 본질적으로 변형 조직이 매커니즘 상으로 합리적이게 일치한다는 것이다. 미세구조변형의 특징은 SPD재료의 독특한 기계적 특성에 상당히 영향을 미친다. 이것은 SPD에서 무슨 변형요소가 나노 구조 결과물의 크기를 결정하는지 여전히 다소 불명확하다. 몇 백 나노미터의 결정립 크기는 보통 SPD를 통해 얻어지지만, 때때로 몇 십 나노미터의 결정립 크기를 갖는 나노 결정이 만들어진다. 그들의 크기는 공정과 재료에 의존한다. 하지만 명백히 4-5의 εvm은 미세조직을 통해서 균등하게 분배된 고경각입계의 고밀도를 얻기 위해서 필요하다.일반적인 재결정의 경우에 결정립 미세화의 원리는 뚜렷하다. 재결정이 정지된 동안 높은소성변형률은 결과적으로 미세한 결정립 구조 만들 수 있는 많은 수의 재결정 핵을 만들게 된다, 낮은 어닐링온도와 고용된 용질 원자의 존재 또는 미세한 석출물 또한 결정립 조대와의 억제에 적합한 요소이다. 동적 재결정()에 의해 얻어진다. 반면에, 페라이트의 중온변태에서 몇몇 결과들은 Z 값의 증가와 함께 결정립 크기가 줄어드는 결과를 얻을 수 있었다. 이 연구들은, 조직 미세화의 매커니즘이 결정의 한 부분인 것으로 보인다(DRX가 아니라). 그러므로, DRX를 이용한 결정립 개선 원리는 SPD에도 적용할 수 있을 것으로 시사된다(결정 부분적인 매커니즘). 다시말하면, 미세한 구조는 저온과 높은 변형률에서의 SPD를 통해서 기대할 수 있다그런데 작은 변형을 준 후 미세한 결정구조를 제작할 때 마르텐 사이트를 사용하는 것이 효과적이라는 것은 몇몇의 연구자들에 의해서 보고되어지고 있다. 소성변형(그리고 어느정도의 재결정)과 결합하여 한 상변태를 성공한 예들이 있다.0.13%C의 퀜칭 직후 마르텐사이트조직 강은 50%만 냉간압연(epsilon _{VM}=0.8)과 500℃ 근처에서 어닐링하고 200nm 결정립사이즈를 가진 등축 UFG페라이트 조직이 만들어졌다.이 50% 냉간가공한 마르텐사이트는 폰 미세스 변형률 4-5와 맞먹는 결정방위차를 가진 초미세 층상계면구조를 가지고 있는 것으로 드러났다. 그리하여 이 케이스에서 UFG의 형성 기구는 결정의 세분화와 차후의 회복이 고려되어진다. 아마도 나노구조의 가속화된 형성은 퀜칭 직후 마르텐사이트의 극미세한 결정 구조 때문이라고 본다. 그 전에 언급한 것에 따라, 큰 결정방위차와 함께 많은 packet와 block 경계는 미세하게 마르텐사이트 구조를 나눈다.Polycrystalline materials should remain compatible at the grain boundaries in deformation.다결정 재료는 변형의 결정입계에서 호환될수 있게 잔류해야 한다. 결정 세분화의 슬립 패턴의 동일화는 결정입계 근처에 있는 비균질 슬립을 적합하게 활성화시킨다. 마르텐사이트 내 packet과 blocks의 거칠고 복잡한 형상은 또한 비균질 변형을 가속화 시킨다. 이것은 더 미세한 결정크기에서 시작할수록, UFG의 형성이 더욱 빠

재료공학| 2016.04.21| 8페이지| 3,000원| 조회(113)

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