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열적으로 활성화되는 과정으로의 확산

6.2. 열적으로 활성화되는 과정으로의 확산 신소재공학과 72170448 김진 혁INDEX 1 2 3 활성화에너 지 속도 ( 화학포텐셜 ) 원자 과정의 술어 , 개념활성화 에너지 (Activation energy) 원자가 어떤 격자 자리에서 다른 자리에 확산 점프로 움직일 때 에너지 변화 높은 에너지 값 을 갖는 중간위치가 존재 . 활성화 에너지 (Activation energy) = 장벽을 초월하여 격자 자리를 이동할 때 , 장벽을 이기기 위한 에너지 . 반응속도론의 하나의 특수한 경우로 장벽을 초월 하는데 충분한 에너지를 갖는 원자의 수가 증가하는 경우 = 확산 이 발생 .활성화 에너지 (Activation energy)활성화 에너지 (Activation energy)- 속도 론 속도론의 기초 . ① 속도 과정에서는 각 단계가 간단한 과정 . = 전체의 과정은 복잡하나 , 개개의 단계는 단순 ex) 원자가 점유된 자리에서 빈 자리로 점프하는 경우 . ② 확산에서의 개개의 원자점프 , 분자의 분해 혹은 새로운 화합물의 생성 등과 같은 단계에서 , 최대의 에너지를 갖는 활성화 착합체 , 즉 전이상태 존재 .활성화 에너지 (Activation energy)- 활성화 과정 . ① 활성화 착합체도 다른 원자종과 같이 취급이 가능 . 존재할 수 있는 수명이 짧은데도 불구하고 출발물질과 평형 . 즉 , 평형상수를 활성화 착합체의 생성에 이용 . Δ G=- RTlnK ② 활성화 착합체가 반응생성물에 전이하는 속도는 진동인자 ν 에 비례한다 . 고체에서 인자의 값은 10 13 /sec.활성화 에너지 (Activation energy)- 활성화 과정 . A+B=AB + 와 같은 활성화 착합체를 형성하는 반응단계에서 활동계수를 1 이라 가정하면 , K + 는 C AB + /C A C B 와 같으며 그에 따른 반응속도는 ,원자당 자유에너지 ( 화학포텐셜 ) 1 원자당 자유에너지 ( 화학포텐셜 ) 한 점프에서 화학포테셜의 구배의 표현 정방향의 속도는 그 방향에서의 활성에너지에 의하여 표시 . 따라서 다음과 같이 표현 . 반대방향에서는6.3. 원자적 과정의 술어와 개념 . 확산계수를 확실히 설명하기 위하여 몇 가지 술어 사용 . 자기확산 : 화학적인 농도 구배가 없을 때의 확산 ( 구배 : 규칙적인 변화를 나타내는 공간적 분포 ) 2. 추적자 확산계수 : 자기확산계수와 같은 정수 ( 빈자리나 원자의 순수한 흐름이 생기지 않는 , 방사성이온의 운동에 의한 확산을 측정 )6.3. 원자적 과정의 술어와 개념 . 3. 화학확산계수 ( 상호확산계수 ) Ex) NiO 와 MgO 의 상호확산에서 양이온은 고정된 산소이온의 매트릭스를 확산 . Mg 이온과 Ni 이온의 대향확산 값을 나타냄 . 개개의 추적 확산 계수 값을 구하는 Darken 식을 통하여 계산 . X 1 , X 2 : Ni, Mg 의 몰분율 γ 1 : 성분 1 의 활성계수 이상용액이나 희석용액에서는 Log 항이 0 이므로 , 상호확산계수는 거의 추적확산계수의 무게 평균 .6.3. 원자적 과정의 술어와 개념 . 4. 결함확산계수 - 때때로 명확하게 규정 . 1) 격자간 확산 계수 : 격자간 기구에서 확산하는 이온이나 원자 종에 관한 것 . 2) 빈자리 확산계수 : 빈 격자 점의 확산에 관한 것 ex) 만약 , 확산이 빈자리기구에 의하여 생기는 경우 , 추적확산계수 D T 값은 빈자리 확산계수와 빈 격자점의 비율과의 곱과 같다 .6.3. 원자적 과정의 술어와 개념 . 5 . 결정격자 내의 확산 . 1). 선결함 : 추적자 (tracer) 혹은 화학확산계수를 나타낼 때가 많음 . 2). 면결함 : 전위확산계수 , 입계확산계수 , 표면확산계수 라고 불리우며 , 각 특정의 영역에서 원자나 이온의 확산을 나타냄 .6.3. 원자적 과정의 술어와 개념 . 6. 빈자리 짝과 같은 결함의 회합 : 회합은 결정 안에서 생기는 원자적 과정이지만 , 확산계수에 큰 영향을 준다 . 1). 용질이온과 용매이온의 크기가 대략 같으며 , 용질이온이 결함 에 대하여 불규칙으로 분포하는 경우 - 용질 , 용매 이온의 확산계수는 비슷한 값을 가진다 . 2). 용질이온이 빈자리와 회합하는 경우 - 이온이 언제나 점프해서 들어갈 수 있는 인접위치를 가지므로 , 확산계수 값이 매우 증가 .Thank you{nameOfApplication=Show}

학교| 2017.09.18| 14페이지| 1,500원| 조회(144)

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계면응력 (Boundary Stress)

계면응력 (Boundary Stress) 신소재공학과 72170448 김진 혁INDEX 1 2 3 응력 (stress) 응력의 수식표현 3 차원의 계면 응력응력 (Stress) 혼합물을 강도 나 밀도 를 증가시키기 위하여 고온에서 소성 과정을 거쳐 실제 사용하는 실온까지 냉각 . 이 때 , 열팽창계수가 다른 두 종류의 재료를 사용하는 경우 응력 (Stress) 이 발생 . 입계에서 균열이나 분리가 형성 . 암석의 분쇄에 응용 .응력 (Stress) 응력이 발생하는 이유 : 열팽창계수 , 탄성계수 , Poisson 비를 갖는 두 가지 물질 판을 어긋나게 겹쳐서 만든 적층 구조를 생각 . 내부응력이 없는 적층 구조를 온도 T 0 에서 새로운 균일온도인 T 1 으로 바꾸었다면 (T 1 -T 0 = Δ T) 에서 한 재료는 α 1 Δ T 다른 재료는 α 2 Δ T 와 같이 서로 다른 팽창을 가짐 . 상대적인 탄성계수에 의해 정해지는 중간적 팽창값을 가짐 .응력 (Stress)응력 (Stress) 의 수식표현 . σ 를 응력 , V 를 체적분률 , ε 을 실제 strain 이라고 하였을 때 ,3 차원구조의 계면응력 3 차원 구조에서는 계면에 수직으로 작용하는 응력이 중요 . 구형입자가 무한의 매트릭스 속에 존재하는 단순한 경우 균일한 유체 정역학 적응력을 받는다 .3 차원구조의 계면응력 열팽창계수가 다른 성분을 함유하거나 산화알루미늄 처럼 단일상 으로 되어 있어도 입자가 클 경우 응력이 충분히 크기 때문에 입자들의 균열이 일어나고 , 분리 .파괴에 따른 표면에너지의 증가는 입자크기의 제곱에 비례 = 자연히 생기는 균열은 커다란 결정립의 시료에서 자주 나타난다 . 입계에서 분리가 일어난다는 것 = 큰 응력이 존재한다는 것이므로 , 커다란 결정의 성형체 는 약하고 물리적 성질이 떨어진다는 것 .Thank you{nameOfApplication=Show}

학교| 2017.09.18| 10페이지| 1,500원| 조회(314)

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10.1 재결정화 및 입자성장 평가A+최고예요

10.1 재결정화 및 입자 성장 신소재공학과 72170448 김진 혁 INDEX 1 2 재결정화 입자 성장 용어 정의 . 재결정화나 입자성장이라는 용어가 정확하게 정의되지 않은 채 광범위하게 사용되고 있는 실정 . 용어의 정의 필요 . 일차 재결정화 소성 변형된 matrix 에서 strain 이 없는 새로운 결정립이 나타나 성장되는 현상 . 입자성장 열처리에 의해 strain 이 없거나 거의 없었던 입자가 입도분포에는 변화가 없이 평균 입자 크기만 계속적으로 증가하는 현상 . 이차 재결정화 Strain 이 없는 matrix 에 몇몇의 대형입자가 소형입자를 잠식 , 커가는 현상 . 일차 재결정화 . 원인 : matrix 가 소성 변형되는 동안 증가된 에너지 . ( 보통 0.5~1.0cal.g 정도 ) 소성 변형된 matrix 내에서 strain 없이 성장되는 입자크기 변화를 초기 잠복기간 이후 측정해 보면 입자 성장속도가 일정 . d=U(t-t 0 ) (d= 입자 직경 , U= 성장 속도 , t= 시간 , t 0 = 잠복기간 ) NaCl 결정을 400℃ 에서 소성 변형 시킨 후 470℃ 에서 풀림 되었을 때 나타나는 재결정화 측정결과 . 일차 재결정화 - 잠복 기간 . ① 잠복 기간 : 불안정한 핵이 안정된 핵으로 성장될 때 까지 요구되는 시간 . 온도가 증가함에 따라서 핵성장 속도는 다음과 같이 증가 . (N 은 핵의 수 , Δ G N 은 실험에 의한 핵형성 프리에너지 .) 재결정화가 종결된 후 입자의 크기는 과정 중 생성된 핵의 수 즉 핵이 성장하여 서로 닿게 되었을 때 입자 수에 따라 결정 . 일차 재결정화 . 핵성장 속도나 입자성장 속도는 모두 온도에 강한 영향을 받으므로 전체 재결정화 시간을 일정하게 놓고 온도 변화를 통하여 재결정화 실험 . = 온도에 따른 최종입자 크기의 Data 를 가지고 분석 . ( 최종 입자 크기는 성장되는 입자끼리 닿았을 때의 크기이므로 핵 형성과 성장간의 상대적 속도에 의해 결정 .) 고온에서 재결정화가 더욱 빨리 일어나서 때로는 대형 입자가 관찰 = 재결정화 시간이 충분하기 때문에 입자성장까지 발생 . 일차 재결정화 - 조 건 관찰한 바에 의하면 , ① 재결정화가 일어나기 위해서 , 최소한의 소성변형이 필요 . ② 소성변형이 적을 경우 , 재결정화가 높은 온도에서만 가능 . ③ 풀림 시간을 길게 하면 재결정화 온도가 낮아짐 . ④ 최종 입자크기는 소성변형 정도 , 초기 입자크기 및 재결 정화 온도에 따라 결정 . 입자 성장 미세한 입자로 이루어진 시편 = 높은 온도 가열 = 평균 입자 크기 증가 . ※ 관찰 방법 ① 입자 크기가 커지기 위해 , 일부 입자들은 작아져서 완전히 소멸 . ② 즉 , 일부 입자들의 잠식 , 없어지는 속도의 관찰 . ③ 미세 입자들이 대형 입자로 바뀔 때 , 입계 면적의 감소에 따른 계면 에너지의 감소의 관찰 . ex) 입자 크기가 1㎛ 에서 1cm 크기의 성장이 일어난 경우 , 0.1~0.5cal/g 의 에너지 감소 발생 . 입자 성장 - 계면에너지 5 장에서의 내용과 같이 , 계면에너지는 각 입자간 계면에 관련된 에너지로 정의 . Ex) 곡면을 이루는 입계의 자유에너지 차이는 이처럼 주어지고 , γ 는 계면에너지 , V 는 분자당 부피 , r 1 과 r 2 는 각각의 곡률 입계의 이동속도는 원자가 jump 하는 속도에 비례 . 입자 성장 - 계면에너지 입자 성장 - 반응 속도록적 표현 전체 입자의 성장 속도는 jump 하는 원자의 속도에 영향 . 때문에 , 정방향으로 이동하는 원자의 점프빈도는 , 역방향으로 원자의 점프빈도는 , 전체적으로 , 입자 성장 입자 성장 곡률반경은 입자 직경에 비례하여 입자성장의 원동력이나 입자성장속도는 입자크기에 반비례 . ∴ d=

학교| 2017.09.18| 22페이지| 1,500원| 조회(247)

재결정화, 입자성장, ppt자료만들기, 대학원수업, 세라믹스총론

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비양론적 고체

4.9 비양론적 고체 신소재공학과 72170448 김진 혁 Contents. 비양론적 화합물 - 위스타이트 철의 산화 피막 중 내층에 생기는 FeO 조성의 고체상에 대하여 붙여진 명칭 광물명은 아니며 결정 격자를 만드는 데 Fe:O 의 조성비는 일정하지 않는다 . 조성이 다른 결정의 밀도와 격자 간격 . 비양론적 화합물 - 위스타이트 Fe 2 + , Fe 3+ FeO 와 Fe 2 O 3 의 비교 . ⇒Fe 2 + 와 Fe 3+ 의 전기적 차이를 보상하여 전기적 중성을 유지함 . Fe 2 3 + V Fe O 3 가 Fe 3 O 3 로 바뀜 . V Fe 는 양이온 빈자리를 나타냄 . 전자가 특정한 이온에 고정되지 않으므로 분리하여 생각 . 결정에서 존재해야 할 전자가 부족하여 전자구멍이 생긴 경우 . 비양론적 화합물의 생성반응식 결정에서 산소 이온의 농도는 거의 변하지 않음 ([O 0 ] ≈1) 전자구멍의 농도는 양이온 빈자리의 두배 2[V’’ CO ]=[h] 질량 작용의 법칙과 평형상수를 적용한 비양 론적 조성의 양 ZnO 가 Zn 의 증기속에서 가열된 조성의 식 (Zn(g)+ 1 2 O 2 ↔

학교| 2017.09.18| 12페이지| 1,500원| 조회(96)

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5장. 표면.계면.입계

입계 (grain boundaries) 신소재공학과 72170448 김진 혁INDEX 1 2 3 4 계 면 전 위 HOW? WHO?계 면 가장 간단한 계면의 하나로 동일물질의 두 결정간 경계를 예시로 들 수 있다 . 같은 방위를 갖는 두 개의 결정을 서로 접촉하면 완전히 합치한다 . 이렇게 만든 결정은 취급하지 않은 결정과 구별 불가 . 결정을 기울인 후에 원상태도 되돌리면 불일치가 생성 .계 면에칭 - 불일치 전위의 관찰 . 금속면에 도금 , 도장 등을 할 때 탈지 , 산 세척을 한 후 산화막을 제거하기 위해 단시간 산에 담그는 것 . (2) 시료를 연마하여 금속 현미경으로 관찰하는 경우 , 시편을 산 알칼리 액에 단시간 담가 결정면을 드러나게 하는 것 . (3)Etch pit- 에너지적으로 불안정한 전위부터 부식되는 특징을 이용 ( 전위의 이동을 관찰 )전 위 전 위 - 여러 가지 결함 중 1 차원 선결함의 대표적인 예시 . - 결정 속의 전위선을 따라 일어난 원자 변위를 칭함 . (Burgers vector 로 확인할 수 있음 .) 버거스 벡터 (Burgers vector) - 전위 주위에서 원자들을 연결하여 폐로를 만들 때 경로가 어긋나서 닫히지 않는 부분 . - 전위를 동반하는 결정 / 격자의 뒤틀림 크기와 방향을 나타내는 결정면의 변위벡터 .전 위 SDL : 나선전위선 (Screw Dislocation Line ) EDL : 칼날전위선 (Edge Dislocation Line )전 위 전위의 수는 불일치각 Θ 에 관계되어야 한다 . 앞의 그림인 경사입계에서 Θ 가 작은 경우 , 다음과 같은 관계식으로 나타낼 수 있고 , D 는 전위간격 B 는 Burgers 벡터 Θ 는 불일치 각 . 을 나타낸다 . 전위의 에너지 E 는 탄성에너지와 코어에너지의 합으로 나타낼 수 있다 . B= 탄성에너지 항 R= 코어로부터 탄성 장이 퍼지는 거리 = 전위 간격 D전 위 순수한 경사 입계 에서의 탄성 항은 단위면적당 에너지 E/D 이다 .전 위 NiO 의 상대적인 입계 에너지 - 실선은 식의 관계를 나타냄 . 22˚ 까지는 재현성이 있으나 , 22˚ 이후 ( 고각 ) 은 특수한 성질을 가지므로 식과는 연관성이 없다 .전 위 정합 입계 - 두 개의 경정 격자위치를 부분적으로 공유하는 방위의 비틀림 입계 경계는 수원자간 거리의 크기를 갖는 구조단위가 반복 , 생성됨 .Thank you{nameOfApplication=Show}

학교| 2017.09.18| 12페이지| 1,500원| 조회(143)

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