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TEM

투과전자현미경(TEM)TEM의 원리투과전자현미경의 작동원리는 광학현미경과 같으나 광학현미경의 광원이 빛인데 반하여 TEM의 광원은 가속전자빔으로 시편을 투과하고, 상의 배율조절을 위해 렌즈의 작용을 전장으로 조절하는 것이다. 즉, 관찰하고자 하는 재료의 파장보다 작은 가속 전자를 발생하여 매질에 투과시키면 결정면이나 결함 등의 정도에 따라 투과할 수 있는 전자빔의 강도차가 발생하게 된다. 이때의 투과된 빔강도 차이는 형광스크린에서 명암으로 나타난다. 광학현미경의 광원 대신에 광원과 유사한 성질을 지닌 전자선과 렌즈 대신에 전자 렌즈를 사용한 현미경으로서 결상(상맺힘)의 기본원리는 같다. 전자선은 광선과 비교하면 물질과의 상호작용이 현저하게 크기 때문에 시료는 아주 얇아야 하며 진공 중에 놓여진다. 전자선이 시료를 투과할 때에 생기는 산란흡수, 회절, 위상 3가지의 contrast (명암) 발생 원리를 이용한 장비이다. 일정한 파장을 지닌 전자선을 시료에 조사(쏘여줌) 하면 시료에서 산란되어진 전자선이 대물렌즈의 후 초점면에 회절 형상을 형성시킨다. 즉 시료에서 일정한 방향으로 산란되어진 전자선이 후 초점면에서 한 점으로 모이게 된다. 이 후 초점면에서 2차 파가 대물렌즈의 초점에 확대 상을 만든다. 이 상은 투영렌즈에서 형광판에 확대결상 되어진다. 중간렌즈의 초점거리를 바꾸게 되면 현미경형상과 회절형상을 마음대로 얻을 수 있게 된다.TEM의 구조전자총계 전자총계는 전자선을 발생시키는 전자총과 가속기능을 갖는다 . 전자 Lens계 전자 렌즈 계는 전자선을 시료 상에 집속시키기 위해 집속렌즈와 시료를 투과한 전자선을 확대 결상시키기 위해 4개 이상의 결상렌즈로 구성되어진다. 시료계 시료계는 시료를 nano meter 의 정확도로 구동하며 경사, 회전이 가능한 Stage . 고니오메터(Goniometer) 기구와 가열, 냉각, 팽창 등의 기능을 가진 각종 시료 Holder로 구성되어 있다. 관찰, 기록, 검출계 관찰, 기록, 검출계는 확대 결상되어진 상을 관측하기 위해 형광판과 전자를 직접사진으로 기록하는 것이 일반적이다. 최근에는 Imaging Plate로 기록되거나 형광재로 전자를 광으로 바꾸어 촬상관이나 CCD 를 이용한 카메라 (TV Camera, CCD Camera)로 시료를 동적으로 관찰하거나 Video Tape, 광 디스크등에 기록하여 보존하고 외부 CPU로 화상처리, 화상해석을 병행하기도 한다. 진공. 배기계 전원TEM의 구조TEM의 특징분해능이 300kV- TEM에서도 0.18nm이하로 상당히 높기 때문에 물질의 분자, 원자수준의 미세구조를 관찰할수 있고, 전자회절형 상을 이용하여 물질의 결정구조를 분석할수가 있다. 또 조사전자선에 따라 시료내 돌기된 부분의 특성 X선을 EDS (Energy Dispersive X-ray spectrometer-에너지 분산형X선 분광기)에서 나노 메타 영역의 원소분석, 전자 energy 손실분광기 (EELS)로 시료를 투과한 전자선의 energy 분석에서 원소 분석, 결합상태분석이 가능하다. 이와같은 복합기능을 지닌 TEM은 분석전자현미경 (AEM)이라고도 불리며 폭넓게 이용되고 있다.TEM의 용도TEM을 효과적으로 사용하기 위해 얇은 시료를 제작하기위한 기술이 중요하다. 생체시료나 고분자중합물은 마이크로톰이라고 불리는 장치로 절단한다. 금속, 반도체, 세라믹등의 재료는 증착, 전해연마, 이온 에칭등의 기술을 이용하여 박막화 시킨다. 의학, 생물분야에서는 미생물, 세포등의 생체조직의 연구에 사용되며 재료과학분야에서는 입계 (粒界), 계면, 격자 결함, 상전이 등의 연구에 응용되고 있다. 특히 시료가 미량인 생체고분자의 연구에 효과적으로 사용되고 있으며 생활과학 분야 및 신소재, 신기능소자의 개발에 불가결한 장치 이다.{nameOfApplication=Show}

공학/기술| 2007.07.09| 7페이지| 2,000원| 조회(1,351)

현미경, 광학, 광원, TEM, 투과

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[공학]시효경화

실험 제목Al-Cu4wt% 주조 시효경화 실험서론 및 목적주조에 있어서 용융금속을 부어 넣는 틀인 주형은 매우 중요한데, 주형의 종류를 익히고 그 제조 방법을 실습하며 이 주조물을 용체화 처리를 한 후에 각기 달리 인공시효를 하여 그 물리적 화학적 조성의 변화를 거의 모든 재료 연구 분야에서 가장 광범위하게 사용되는 금속 시편을 채취하여 관찰면을 연마하고 미세한 조직을 관찰함으로써 그 곳에 나타나는 상, 결정립의 형상 및 분포상태, 크기 또는 결함 등을 측정하여 조직과 기계적 성질, 열처리 등과의 관계를 연구한다.실험 이론주물용합금의 특성주조용 합금의 선택은 합금의 조성 즉 합금의 응고범위, 유동도, 내균열성들을 고려하여 결 정되어야 한다. 사형 주조 합금은 허용되는 특성의 범위가 가장 크며 통상적으로 208(Al-4Cu-2Si)413(Al-11.5Si),213(Al-7Cu-2Si-2.5Zn),356(Al-7Si-0.3Mg), 332(Al-9Si-2Cu-1Mg) 319(Al-6Si-4Cu) 등의 합금이 주로 많이 사용되어지고 있다. 특히 413은 용융온도가 낮아 생산성이 높아지고 다이의 마모를 감소시킨다. 합금의 주조성은 3xx, 4xx, 5xx, 2xx, 7xx의 순서로 감소하며 내부식성은 일반적으로 Cu 를 포함하지않은 합금이 포함된 경우보다 우수한 것으로 알려져 있다.*사형 및 금형 주조용 합금(JIS)Al-Cu계 합금(ACIA)Al에 Cu를 첨가하면 강도와 절삭성 등은 향사오디나 반면에 고온 강도와 내식성은 크게 저하되고 고온 균열 및 cast cracking을 발생하게 된다. 그러나 일반적인 사용에는 지장이 없다. Cu는 Al에 548℃에서 5.7%고용되나 상온에서는 거의 고용되지 않기 때문에 시효 석출에 의해 기계적 성질은 크게 개선 할 수가 있다. 응고 온도 범위가 넓어 응고과정에서의 고액 공존 상태가 오래 계속되기 때문에 수지상정 사이에 용탕의 보급이 잘 안되어 이 부분에 미세한 수축공이 발생하기 쉽다. 또한 용탕중의 가스도 이곳에 남아 핀홀(pin hole)의 발생을 수비게 하여 고온 균열(crack)의 원인이 되기도 한다. 이 합금에 Si를 소량 첨가하면 고온 균열이 방지되나, 저 융점 3원 공정이 생겨 용체화처리 온도에 주의를 요한다. a고용체의 범위는 Si의 혼입에 의해서 크게 좁게 되고 3원 공정을 만들어 용융 온도도 낮아진다. 따라서 Si함유량이 많은 합금에서는 열처리 중 온도관리를 충분히 하지 않으면 국부 용해의 위험성이 따르게 된다. 열처리는 소입 후 상온 방치 만에 의해서는 잘 경화되지 않으므로 템퍼링이 필요하다. 510~530℃에서 5~8시간 동안 용체화 처리를 한 후 수냉하여 140~150℃에서 5~8시간 동안 템퍼링 한다.합금 원소의 첨가 영향Cu : 시효 강화 특성을 나타내도록 하는 원소로서 재료의 기계적 성질을 향상시킨다. 첨가에 의해서 내식성은 취약하게 되며 절삭 가공성은 향상된다. 소량의 첨가에 의해서 버핑작업시 광택성을 향상시킬 수 있다.Al-alloy의 열처리에 따른 강도변화① AnnealingAnnealing하는 데에는 재료의 이력에 의해서도 다르지만 300℃이상 가열하면 좋고 일반적으로는 표1과 같은 온도가 사용되고 있다. Annealing의 가열시간은 재료가 소정온도에 달한 후 약 30분에서 1시간이 좋고 가열후의 냉각은 열처리 합금 이외에서는 그 속도에 관계하지 않으므로 노 안에서 냉각할 필요는 없고 노 밖으로 꺼내서 방냉하면 좋다. 지나친 고온 또는 장시간 가열하면 결정립이 조대화하고 기계적 성질이 열화하고 또,결의 거칠기가 생기므로 주의가 필요하다. 또 재료에 유지류가 붙어 있으면 annealing뿐 아니라 가열처리를 할 때 유지류의 불완전 연소에 의해 재료의 색이 변색하는 수가 있다. 이 현상을 막는 데는 가열전에 재료의 탈지를 하면 좋다.② 용체화 처리(Quenching)경화요소로 되는 첨가성분이 알루미늄에 고용하는 온도 이상으로 재료를 가열한 후, 그 온도에서 급냉하는 것에 의해 경화 요소를 고용한계로 상온에 가져온다. 이러한 경화 요소의 석출에 의해 경화시킨다. 석출은 상온에서 하는 것이 있다. quenching은 재료를 고용온도 이상으로 가열해서 경화온도를 고용체화하고 급냉하므로 용체화처리라고 한다. quenching을 위해 가열하는 온도를 quenching온도라 부른다. 이 온도는 재료의 고용온도 이상이면 좋지만 너무 높으면 국부적으로 용해해서 조직에 결함이 생기고 경화도 충분히 되지 않는다. quenching온도로 가열하는 시간은 노 안이 소정의 온도로 되어도 재료 전체가 소정온도로 달할 때, 두꺼운 것 일수록 시간이 걸린다는 것과 경화요소가 완전하게 고용하는데는 다소 시간이 걸린다는 것 등을 고려한 유지시간이 나왔다.③ 시효경화와 Temperingquenching한 재료는 경화요소가 과포화로 고용해 있고 이 상태에서 상온에서 불안정하고 과포화의 고용체이므로 제2상을 석출해서 안정하게 되도록 한다. 이 석출에 의해서 quenching한 재료는 경하지만 시간을 요한다. 이와 같이 시간의 경과와 함께 경화하는 현상을 시효경화라 하고, 고온에서 시효가 진행되는 경우를 고온시효, 인공시효 또는 tempering이라 한다. quenching한 재료는 quenching직후에는 그렇게 단단하지 않고, 즉시 시효경화를 시작한다. 시효경화에는 상당한 시간을 요하지만 그 속도는 계절에 따라 다르다. 일반적으로 tempering온도가 높으면 강도는 단시간에 증가하지만 그 최고치는 그렇게 높지 않고 유지시간이 증가하면 오히려 저하한다. tempering온도가 낮으면 경화에는 다소 시간이 걸리지만 강도가 높은 것이 얻어지고 또 유지시간이 길게 되어도 강도는 거의 저하하지 않는다.④ 안정화 처리Al-Mg계 합금은 냉간가공 후에 상온에 방치해 두면 시일의 경과와 함께 서서히 인장강도가 저하하고 연신이 증대하는 경향이 있다. 이 경향은 일반적으로 마그네슘이 많을수록, 가공도가 높을수록 현저하다. 이러한 합금의 경우 가공 경화한 재료를 120-180℃에 수 시간 가열하는 것에 의해 약간 연화하지만 그 후로는 성능이 변화하지 않는 안정한 상태의 것이 얻어진다. 이러한 가열처리를 안정화 처리라고 한다.실험 방법1) 실험 시편의 준비Al과 Cu 조각 시편을 Al-Cu4wt%의 중량 비를 맞추기 위해 Al은 530g(큰 Al조각 2덩어리)을 넣어주었고 Al의 4wt%에 해당되는 Cu는 21.2g을 넣어준다.2) 시편 용융Al 시편을 도가니에 넣고 녹인다. Al이 완전히 녹은 후 Cu를 넣어준다. Cu를 함께 넣어주지 않은 이유는 함께 넣었을 시 Cu가 산화되는 것을 막기 위해서다. 용융 중에 도가니에 용융체가 달라붙지 않게 하기 위해 BN 스프레이를 도가니에 먼저 뿌려준다.3) 주조 및 절단완전히 용융된 Al-Cu혼합액을 주조 틀에 넣는다. 완전히 굳은 후 시편을 적당한 크기로 절단한다.4) 용체화 처리 및 시효처리540℃에서 약 1시간 동안 용체화 처리를 한 후에 시효시간을 달리하여 각 시편을 170℃에서 인공시효처리를 하였다. 시효시간은 각 시편마다 0분, 30분, 1시간, 4간, 10시간, 15시간, 20시간으로 나누어 하였다.5) 그라인딩 & 경도 측정정확한 경도 측정을 위해 표면을 그라인딩한 후에 Rockwell Hardness Tester로 경도를 측정하였다. 5번 경도를 측정한 후 최대값과 최소값을 제외한 후 3개값의 평균을 경도값으로 취했다.실험 시료 및 기구Al강괴, Si강괴, 전기 도가니로, 금형,가열로집게,가열로 장갑, 토치, 포마이카, 경화제, 파이프,쇠톱,오븐,전자저울,프라스틱몰드,cutting기, emery paper, buff 연마기, 연마액, 부식액(증류수,NaOH), 금속광학현미경,카메라, 현상액, 점착액, 스포이드, 비커, 실린더, 드라이기, 알콜, 비커스 경도계.(연마기) (전자저울)(비커스 경도계) (금속 광학 현미경)실험 결과Al-Cu4wt%용체화전(X100) Al-Cu4wt%용체화전(X500)0시간 시효(X100) 0시간 시효(X500)30분 시효(X100) 30분 시효(X500)1시간 시효(X100) 1시간 시효(X500)2시간 시효(X100) 2시간 시효(X500)4시간 시효(X100) 4시간 시효(X500)10시간 시효(X100) 10시간 시효(X500)15시간 시효(X100) 15시간 시효(X500)20시간 시효(X100) 20시간 시효(X500)경도측정데이터경도 측정 -로크웰HRV0분30분1시간2시간4시간10시간15시간20시간1차466464.565475954552차4862.55966516253.5523차446761.570

공학/기술| 2006.10.01| 9페이지| 1,000원| 조회(559)

si, 주조, AL, 합금, Cu

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황동압연

실험 제목황동(Cu60wt%-Zn40wt%)압연 실험서론 및 목적황동(brass)은 놋쇠라고도 하며, 구리(Cu)와 아연(Zn)을 주성분으로 하는 Cu-Zn합금으로, 강도는 그리 높지 않으나 점도가 크고, 주조나 가공이 쉬우며, 내식성이 좋다. 각종 기계는 구조용으로부터 일용품에 이르기까지 그 용도가 매우 넓다. 이번실험에서는 Cu60wt%-Zn40wt%으로 된 황동을 압연한 후 압연횟수에 따른 압하율과 조직 관찰 및 경도를 측정을 하여 압연횟수와 경도와의 상관관계를 고찰한다.실험 이론rolling 회전하고 있는 한 쌍의 원기둥체인 롤 사이의 틈에 금속소재를 넣고 롤의 압력으로 소재의 길이를 늘려 단면적을 축소시키는 금속가공법. 금속재료에 적당한 힘을 가하면 파괴되지 않고 영구변형을 일으키는 성질(소성)이 있음을 이용한 것으로, 단조(鍛造) 등과 함께 금속 소성가공법의 일종이다. 후강판(厚鋼板)·박강판(薄鋼板)·봉강(俸鋼)·형강(形鋼) 및 이음매 없는 강관(鋼管) 등 강재(鋼材)를 비롯하여 각종 금속이나 합금의 박(箔)·판(板)·봉(棒)·관(管) 등이 이 방법으로 제조된다. 압연할 때의 소재의 온도에 따라 열간압연(熱間壓延)과 냉간압연(冷間壓延)으로 크게 나뉜다. 철강공장에서 주괴(鑄塊)를 반제품인 강편(鋼片)으로 압연하는 분괴압연(分塊壓延)은 열간압연의 대표적인 예이다. 열간압연에서는 금속이 가공에 의한 경화(硬化)를 일으키지 않는 재결정온도 이상의 온도에서 압연이 행해지기 때문에 비교적 작은 롤 압력으로 큰 변형가공이 가능하다. 분괴압연에서는 주괴 속에 있는 기포와 조대결정조직(粗大結晶組織)을 없애 균질 조직의 강편으로 만들 수 있다. 다만 열간압연에서는 압연 중에 고온의 소재 표면이 대기중의 산소와 화합하여 산화막을 형성하기 때문에, 제품의 표면이 거칠고 금속광택이 없으며 치수정밀도도 나쁘다. 냉간압연은 실온에서 소재를 압연하는 방식으로, 제품의 표면이 평활(平滑)하고 금속광택이 있으며 치수정밀도도 좋다. 박강판 제조용의 냉간 스트립밀이 대표적인 예이다. 중에 소재와 롤이 접촉하는 넓이는 롤 지름 및 압하량이 클수록 크다. 이 접촉면적과 롤, 소재 사이의 마찰계수 및 소재의 변형저항(항복응력) 등이 클수록 큰 압연압력이 필요하다. 따라서 굳어서 잘 변형되지 않는 재료나 박판의 압연에는 지름이 작은 롤을 사용하면 좋다. 그러나 지름이 작은 롤은 압연 도중에 구부러져 제품판의 치수정밀도가 나빠지기도 하고(판이 양 끝보다 중앙에서 두꺼워진다), 롤이 부서지기도 한다. 그래서 소재에 직접 접촉하는 롤(작업롤)을 보강하기 위해, 소재와 반대 쪽에 지지롤을 배치하는 각종 다단식압연기가 고안되었다. 압연기의 입구 쪽에서는 소재가 롤의 표면보다 느리게 이동하고 출구 쪽에서는 그 반대이다. 이때 소재와 롤 표면의 이동속도가 일치하는 점을 중립점이라 한다. 롤 및 소재에 가해지는 압력은 중립점에서 최대이다. 압연 도중에 소재의 앞쪽이나 뒤쪽, 또는 양쪽에서 장력(張力)을 가하면 중립점의 위치가 이동하여 압력이 감소하는 효과가 있다. 띠모양 박판의 냉간압연에서는 이러한 장력부가압연이 적용된다. 〔압연의 역사〕 유럽에서 최초로 실용된 금속압연기는 중세교회의 스테인드글라스용 납프레임(H형 단면)을 성형가공하는 수동압연기였던 것으로 생각된다. 레오나르도 다 빈치는 납프레임용 및 주석판용의 2가지 압연기 스케치를 남겼다. 16세기 전반부터 이탈리아에서, 이어서 프랑스·오스트리아에서 은화소재판(銀貨素材板)을 수동압연기로 압연하기 시작하였고, 17세기 말∼18세기 초에는 형철(形鐵) 및 철판의 열간압연이 독일 및 영국에서 시작되었다. 동력은 모두 수차(水車)였다(이 때문에 압연기를 mill이라 한다).H. 코트의 연철제조법(1784)의 요점은 석탄반사로(石炭反射爐)에 의해 제련된 연철을 즉시 증기력 구동의 압연기로 압연하는 것으로, 이렇게 제조된 연철의 형재·레일·철판 등이 산업혁명시대의 신공업재료가 되었다. 19세기 전반에는 영국에서 증기력 구동의 2단식압연기에 의한 양철판용 박철판의 제조가 활발해져 선저보호용(船底保護用) 등의 광폭동판연기에 커다란 진보를 가져다주었다. 후판압연기에는 각각 한 쌍의 수평·수직 롤을 갖추어 두께와 나비를 정확히 압연할 수 있는 유니버설압연기가 영국에서 출현하여 조선용 후판의 제조에 위력을 발휘하였다. 박판압연기에는 황동의 띠모양 박판을 코일에 감으면서 냉간압연하는 권취압연기가 영국에서 실용화되었다. 20세기에 와서 통조림용 양철판과 자동차 차체용 박강판의 수요가 급증한 미국에서는 스트립밀이라고 하는 광폭대강(廣幅帶鋼)의 연속압연방식이 1920년대 이후 급속히 발전했다. 이것은 세로로 배치한 몇 대의 압연기(주로 4단식)에 대강(帶鋼)의 소재를 통과시켜 연속적으로 압연하여 출구에서 제품 대강을 코일에 감아내는 방식이다. 제품인 박강판은 표면 완성이나 디프드로잉 가공성이 양호하여 자동차 차체 등의 프레스가공에 적합하다. 〔압연기〕 압연기는 작업롤·지지롤을 포함한 롤의 총수()에 따라 2단식·3단식·4단식·6단식·다단식 등으로 분류된다(단식이라고도 한다).또한 롤의 배치형식에 따라 분류되기도 하여 수평롤 바깥쪽에 수직롤을 배치한 것은 유니버설압연기이고 지름이 큰 지지롤 바깥에 지름이 작은 롤을 여러 개 배치한 것은 유성형압연기(planetary rolling mil1)라고 한다. 2단식압연기는 가장 오래된 형식의 압연기인데, 스트립밀이 나오기 전에는 이 압연기의 출구에서 나오는 압연판을 사람이 직접 입구 쪽에 있는 사람에게 건네 주어서 압연을 되풀이하는 방법(pul1-over 방식)으로 박철판을 제조하였다. 현재에는 2단식역전압연기가 3단식압연기와 함께 분괴압연기로 사용되며, 열간 스트립밀의 조압연기(粗壓延機)로도 사용된다. 4단식압연기는 연강(軟鋼)·구리·알루미늄 등의 광폭판재의 압연에 적당하여 후판압연기와 열간·냉간스트립밀의 주요 압연기로 되어 있다. 6단식 이상의 다단식압연기는 스테인리스강판·규소강판 등의 경질재료(硬質材料)의 냉간압연과 박에 이르기까지의 극박판의 압연용으로 고안된 것이며, 양쪽 끝에 축받이가 있는 12단 또는 32단의 롤을 갖춘 론압연기(19 천공함과 동시에 압연작용도 하는 만네스만강관압연기(천공기라고도 한다)는 이음매 없는 강관제조법으로 유명한 만네스만식 강관제조법의 주요 압연기이다. 그 구조와 원리는 강판압연기와는 달리 상호간에 각도를 이루게 배치되어, 같은 방향으로 회전하는 1쌍의 2중원뿔형 롤 사이로 환강을 삽입했을 때 그 중심축에 형성되는 구멍을 축(맨드릴)으로 확대함으로써 환강을 강관으로 천공·압연한다. 만네스만식 강관제조법에서는 이 천공기로 만든 소관(素管)을 다시 각종 강관압연기로 완성압연한다.(가)기계적 성질인장 강도, 경도, 연신율, 항복점은 대체로 30∼60% Zn 사이에서 극대치를 나타내고, 아연이 증가함에 따라 급속하게 감소한다. 따라서, 기계 재료로 쓰이는 것도 이 부근이며, 대략 70% Cu, 30% Zn의 합금을 7 : 3 황동, 60% Cu, 40% Zn의 것을 6 : 4 황동이라 부른다. 황동은 순구리에 비하여 화학적 부식에 대한 저항이 크며, 고온으로 가열하더라도 별로 산화하지 않는다. 황동을 풀림하면 250℃ 부근에서 연화하기 시작하여 600℃ 부근에서 완료한다. 냉간 가공한 그대로의 황동은 가공 후 몇 개월 사이에 자연히 균열이 생기며, 때에 따라서는 심하게 균열이 진전하는 경우도 있다. 이러한 현상을 방치 균열이라 한다. 그 원인은 가공할 때 생기는 내부 변형 때문이며, 미리 200℃ 내외로 20∼30분 동안 풀림 열처리를 하면 좋다.(나) 종 류7 : 3 황동과 6 : 4 황동 이외에 자주 쓰이는 것은 다음과 같은 것이 있다.(ㄱ) 톰백 (tombac) : 5∼20% Zn의 황동을 톰백이라 하며, 강도는 낮으나 전연성이 좋고, 금색에 가까우므로 모조 금이나 관 및 선 등에 쓰인다. 95 Cu-5 Zn 합금(gilding ***l) 순구리와 같이 연하고, 코이닝(coining)하기 쉬우므로, 동전, 메달 등에 쓰인다.90 Cu-10 Zn 합금(commercial bronze) : 톰백의 대표적인 것으로, 디프 드로잉(deep drawing)용 재료, 메달, : 3 황동(catridge brass) : 7 : 3 황동은 상온에서 전연성이 풍부하고, 압연, 드로잉 등의 가공이 쉽지만, 열간 가공이 어렵다. 7: 3 황동을 냉간 가공하면 가공 경화를 일으켜 인장 강도와 경도는 뜨임재의 약 2배로 되며, 연신율은 0에 가깝게 된다. 따라서, 7 : 3 황동은 냉간 가공에 적합하여 선, 관, 파이프, 전구의 소켓, 탄피 재료 등에 쓰인다.(ㄷ) 65 Cu-35 Zn 합금(high or yellow brass) : 고온에서는 단단하고, 전성 및 연성이 저하되므로 냉간 가공하기 전에 풀림을 하여야 한다. 용도는 7 : 3 황동과 비슷하다.(ㄹ) 6 : 4 황동(Muntz ***l) : 6 : 4 황동은 상온이나 고온에서도 상당한 전연성이 있어서 가공하기가 쉽고, 열간 가공이 가능하다. 아연의 함유량이 많아 값이 싸며, 고온 가공하여 상온에서 완성하여 판, 봉으로 쓰인다. 내식성이 적고, 탈아연 부식을 일으키기 쉬우나, 강력하기 때문에 복수기용 판, 열교환기용 판, 볼트, 너트 등에 쓰인다.(ㅁ) 황동 주물(brass castings) : 주물용으로서, 10∼40 % Zn의 것이 여러 가지의 목적으로 사용된다. 주조성을 좋게 하기 위하여 2.5% 이하의 Pb를 첨가하면 좋다. 절삭성, 내해수성, 내알칼리성을 요구하는 선박 부품, 보일러의 부품 등에 쓰인다.(ㅅ) 특수 황동 : 황동에 Sn, Ni, Mn, Fe, Al 등의 원소를 첨가하여 내마멸성, 내식성, 기계적 성질을 좋게 한 것을 특수 황동이라 한다. 주석 황동 황동에 Sn을 넣으면 탈아연 부식을 억제할 수 있으며, 강도와 경도가 증가하나, 너무 많이 첨가하면 메지게 된다. 애드머럴티 황동(admiralty brass)과 네이벌 황동(naval brass)이 있으며, 해수에 대한 내식성이 좋아 복수기, 증발기, 열교환기의 관에 사용된다.니켈 황동 : 황동에 10∼20% Ni을 넣은 것이며, 양은(nickel silver, German silver)이라고도 한다. 전기 저쓰인다.

공학/기술| 2006.10.01| 10페이지| 1,000원| 조회(857)

압연, 황동, Zn, Cu, wt

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[공학]XRF

(XRF : X-Ray Fluorescence)X 선 형 광 분 석 법보 고 순 서▧XRF의 개요▧XRF의 원리▧XRF의 장치별 설명▧XRF의 분석 방법▧XRF의 응용 범위▧XRF의 개요▧XRF의 원리▧XRF의 장치별 설명▧XRF의 분석 방법▧XRF의 응용 범위개 요▣ 제조회사 : Horiba ▣ 장 비 명 : XGT 1000WR ▣ 용 도 : 유해 물질의 검출▧ XRF의 외관▣ 제조회사 : MRS ▣ 장 비 명 : MRS 4000 ▣ 용 도 : 빠른 다중 원소 분석개 요(Con't)▧ XRF의 특성 시료를 용액으로 처리하지 않고서도 비파괴 분석 할 수 있다. 가벼운 원소 B(원자번호 : 5)에서 Ur(원자번호 : 92)가지의 전 원소를 미량까지 신속, 정확하게 분석 할 수 있다. 유기물과 무기물에 대한 원소의 정성 및 정량분석을 하는데 사용한다. 최근에는 각종 공장(금속, 석유 ·고 분자 화합물, 유리 / 요업재료, 도금층 분석), 품질보증을 위한 분석, 신제품 및 신공정 개발, 환경 유해 물질 분석에 사용환경 공학에선 정밀하고 정확한, 물질의 화학적 분석시 이용개 요(Con't)▧ XRF의 장점 금속 또는 분말시료의 경우 비파괴 분석으로 시료 조제가 용이하고 신속하다. 동시에 많은 원소의 분석이 가능하고 분석시간이 짧다. 재현성이 우수하여 분석자에 따른 오차가 들어가지 않는다. 작동이 용이하고 한번 숙달이 되면 미숙련자 일지라도 정확도가 좋은 분석을 할 수 있다. 원자 흡수 흡광법이나 유도 결합 플라즈마 분석법에 비하여 분석 비용이 저렴.▧ XRF의 작동 원리① 시료에 1차 X선을 조사하여 발생하는 형광 X선을 보통 분광결정에 의하여 분광.② 분광된 강도를 검출기로 측정하여 나온 DATA를 PC를 통해 분석한다.원 리▧ XRF의 측정 원리 (개괄적)X Guide tube검출기CCD CameraSample1차 X-선형광 X선원소의 고유 EnergyX Guide tube검출기CCD CameraSample원 리(Con't)▧ XRF의 발생 원리원자가 내부 껍질에 있는 전자를 잃고 들뜬다. ② 바깥 껍질에서 전자가 전이하면서 정상 상태로 되돌아 간다. ③ 이때 高 E를 가지고, 0.1~100Å의 짧은 파장을 가지는 X선이라는 E를 방출한다.▧ XRF의 X선 Spectrum(Pb, Cd 검출의 예)형광 X 선 Energy (keV)X-Ray Intensity (cps)CdPb▣ X-Ray Spectrum ① 높은 E의 전자로서 금속과녁을 충격하는 法 ② 1차 X선을 물질에 부딪쳐 2차 형광 X선을 얻는 法 ③ 붕괴 과정에서 X선을 발광하는 방사성 원자를 사용하는 法원 리(Con't)▧ X-선관, 시편 노출장치, 분석용 결정판, 검출기로 구성된다.Ｘ-선 관슬 릿시 료슬 릿평행화 장치분광 결정검 출 기① X-선관에서는 걸어준 전압에 따른 최소파장에서 부터 연속X-선이 방출되어 시료에 있는 원소들을 들뜨게하여 특성 X-선(형광 X선)을 내게 한다.전 체 구 조Ｘ-선 관슬 릿시 료▧ X-선관, 시편 노출장치, 분석용 결정판, 검출기로 구성된다.Ｘ-선 관슬 릿시 료슬 릿평행화 장치분광 결정검 출 기② 이 특성 X-선들을 분석용 결정판에서 Bragg의 회절식(nλ=2dsinθ)에 의하여 파장별로 분광되어 검출기에서 검출된다.전 체 구 조슬 릿평행화 장치분광 결정③ 그 파장은 시료중의 존재원소를 정성적으로 알아내고, 특성 X-선의 세기를 측정하여 표준물의 그것과 비교하여 정량분석한다.▧ X-선관, 시편 노출장치, 분석용 결정판, 검출기로 구성된다.Ｘ-선 관슬 릿시 료슬 릿평행화 장치분광 결정검 출 기전 체 구 조검 출 기냉각수냉각수Be창촛점컵진공관금속과녁W 필라멘트고전압연 속 X 선▧ Coolidge관의 구조와 연속 X선의 설명X-선 연속 X-선의 최소 한계파장은 Duane-Hunt식 Ve = hc/λm으로 나타낸다.V : 관에 걸어준 최대전압 e : 전자전하, c : 광속도 λm : 최소한계파장, h는 plank상수 Coolidge관은 음극의 필라멘트가 가열되어 방출되는 열전자가 양극의 금속 과녁을 때려 줄 때X 선▧ 특성 X선의 발생 과정① 전자, X선 광자, 높은 에너지의 양자가 원자를 때려 내부궤도의 전자를 쫓아낸다.② 10-12 ~10-14초 동안 원자내부의 재조정, 비어있는 전자궤도가 바깥궤도에 있는 전자로 채워 진다.③ 두 궤도 사이의 전자에너지 차에 해당하는 X-선 광자를 동시에 방출하면서 얻어진다.원자를 때리면 K궤도의 전자가 바깥으로 이동, 원자내부의 재조정으로 비어있는 전자궤도는 L, M궤도의 전자로 채워지면서 특성 X선 (형광 X선)이 발생한다.KL특 성 X 선(Con't)▧ 특성 X선을 얻는 과정K seriesL seriesKA1 : LⅢ → K KA2 : LⅡ → K KB1 : MⅢ → KLA1 : MⅤ → LⅢ3가지 에너지 준위LA1 : 무거운 원소에서 사용① K궤도에 있는 전자가 비면, L · M궤도의 전자가 전이한다.② L궤도에 E 차이가 나는 세 에너지 준위 중 선택규칙에 의하여, LⅡ와 LⅢ 의 전자만 전이를 하여 Kα1, Kα2선을 방출한다.③ M궤도에는 5가지 다중도 중 Kβ1, Kβ2선을 내는 전이만 허용, L궤도 전자가 비워지게 되면 M궤도부터 Lα1, Lα2, Lβ1, Lβ3, Lβ4, Lβn, Lγ, Lℓ등의 특성 L선들이 얻어진다5가지 다중도특성 X-선들의 상대적 세기는 다음과 같다. Kα1 : Kα2 : Kβ1 = 100 : 50 : 35 Lα1 : Lα2 : Lβ1 : Lβ2 = 100 : 11 : 52 : 20KA1 : 일반적으로 많이 사용(세기가 크다)분 광 기(Spectrometer)▧ 분광기의 정의와 역할(파장 분상형의 하나인 단 결정법이 널리 이용)λdθ2θ : 산란각Bragg의 식(nλ=2dsinθ)λ : 특정 복사 원소의 파장 n : 반사 차수 (n =1) d : 결정에서 층간의 거리 θ : Bragg의 각 즉 d값이 회절될 수 있는 입사 스팩트럼의 입사 각을 파장에 따라 결정하여 주고, 파장차 ∆λ에 대한 회절 각 간의 ∆θ를 나타내는 분산능 ∆θ/ ∆λ을 조정하여 주는 역할. d값 이 큰 결정은 장성 X선들을 분리시켜 준다. 방법은 위와 같다.분 석 방 법▧ 정성분석 측각기를 범위에 걸쳐 연속적으로 주사하여 나타나는 피크의 2θ를 읽어서 원소의 존재유무를 확인. 원소마다 많은 수의 특성 X-선이 방출, 결정에 의해 회절도 1차, 2차, 3차 등의 회절이 생겨, 복잡한 스펙트럼이 나타나므로 어떤 피크를 판독하려면 방해하는 다른 피크들을 검토한다. 원소의 특성 X-선 하나로 단정하지 않아야 하고 다른 피크들을 읽어서 확인.▧ 정량분석 표준물질을 사용하여 얻은 검정곡선으로 미지시료를 분석하는데 메트릭스 영향 때문에 적당한 직선의 곡선이 얻어지지 않은 때도 있다. 최근 컴퓨터의 개발과 응용으로 메트릭스 영향, 원소 상호간의 방해, 피크간의 중복이나 방해 등을 자동으로 보정하고 계산하여 주므로써 시료의 X-선 세선 세기로부터 직접 함량을 계산할 수 있다.분 석 방 법(Con't)▧ Spectrum과 검량선측정 Sample : Cd 함유PVC 0, 33, 69, 200, 250 ppm 측정시간 :100 secCｄ농 도Ｘ-ray 강도Cd spectrum▧ 검정 곡선 표준물질을 이용하여 알고 있는 함량에서 형광 X-건 세기를 측정하고 이세기를 함량에 대하여 검량선을 작성한다.※ 세기를 표시할 때 방법 ① 직접 해당원소와의 X-선 세기, ② 순수한 원소와 해당원소의 X-선 세기의 비, ③ 모든 표준시료와 미지시료에 일정량씩 첨가하여 준 적당한 원소의 X-선 세기와의 비 보통 검량곡선을 그려보면 직선이 아닌 곡선이 얻어지게 되는데 이는 자체 흡수, 다른 성분들에 의한 메트릭스 영향 등 때문이다.※ 검량선 작성시 문제점 해결 법 ① 사용하는 표준물질은 조성이 가능한 시료와 같게 해주어야 한다. ② 자체 흡수를 줄이기 위해서는 적당한 희석제를 사용하여 농도를 묽게 하여야 한다.※ 적당한 표준물질이 없을 때는 시료 자체에 분석하고자 하는 성분원소를 일정량씩 가해 만든 시편으로 검정곡선을 그리고 이로부터 잔류상수(residual content)를 구한다.분 석 방 )▧ 고체 시료 괴상, 판상시료 : 절단기를 사용 적당 크기(40~5mm)로 만든 후 X-선 조사면을 연마기로 평판하고 매끄럽게 마무리한다. 파장이 짧은 X-선 측정시 100㎛, 파장이 긴 X-선 측정시 30~50㎛ 연마 필요.※ 표면의 거칠기는 분석원소의 파장이 긴 경우 X-선 세기에 영향을 준다.※ 특히 주석-납-안티몬 같은 연한 합금의 경우 주름이 잡히므로 주의해야 한다.▧ 분말 시료 분말 시료도 고체 시료와 같이 표면의 거칠기가 중요하다. 5g정도의 시료를 채취하여 분쇄하여 보통 300메시 정도로 한다. 시료는 시료용기에 올리거나, 펠릿으로 만들어 사용한다. 성형이 잘 않되는 시료는 적당한 결착제를 균일하게 혼합 후 가압성형을 한다.응 용 범 위(Con't)▧ Glass bead 불균일하거나 메트릭스영향의 차이가 큰 고체나 분말시료를 봉사 등과 같은 용제와 함께 용융하여 유리구슬을 만들어 사용하는 방법※ 보통 붕사 10에 시료 1~3의 비율로 섞어서 백금도가니에 넣어 1,100℃에서 용융. Glass bead를 만들게 되면 시료가 균일해져 X-선 세기차이를 보정해 준다.▧ 액체 시료 완전히 균일한 상태로 만들 수 있고 표준용액도 쉽게 만들 수 있어서 이상적인 시료 형태이다. 시료의 적당량을 취하여 액체용 시료용기에 넣어서 X-선 세기를 측정한다.※ 시료를 녹여야 하는 단점이 있다. 시료 용기의 용해에 의하여 시료가 오염되지 않도록 주의해야 한다.※ X-선의 투과가 잘 되기 때문에 용기에 넣어주는 용액은 시료의 깊이가 충분해야 하며 분석시료나 표준시료의 부피는 같아야 한다.응 용 범 위(Con't)▧ 응용 분야철강, 비철금속, 화학, 요업, 전자재료 및 기타 공업분야에서의 고정관리 및 품질 관리에 그리고 각 연구소에서의 연구 분야에 신속성, 신뢰성, 비파괴 분석이라는 특징으로 널리 사용된다.① 유기물 및 무기물의 정성, 정량 분석 ② 광산과 광물의 정량분석 ③ 펄프와 종이, 석유류, 화학물질의 정량 분석 ④ 도금욕조, 박막과 피복, 환how}

공학/기술| 2006.10.01| 23페이지| 3,000원| 조회(2,438)

분석, 원소, 원자, UR, 번호

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[공학]XRD

정의X선을 조사시켜 나타나는 회절패턴을 이미알고있는 회절패턴과 비교하여 그 성분을 알아낸다분말상태의 결정 또는 다결정체를 시료화하여 X선회절을 얻는것을 분말법이라한다시료의 조성분석, 결정입자의 상태 또는 집합상태의 연구에 사용된다분말조사법원리 1X선을 조사시키면 시료중의 결정입자의 면간격d의 격자면이 입자x선(Incident X-Rays)에 대해 Bragg식 2d sinθ=n λ을 만족하는 각도θ만큼 기울어져 있으면 입사X선은 격자면에 의해서 회절된다. 이때 회절선(Diffracted X-Rays)의 방향은 격자면과의 각도θ, 입사 x선과의 각도2θ만큼 기울지게 된다분말조사법원리 2시료중에 결정입자의 수가 많아서 격자면이 무작위로 있어도 어느 시료의 격자면에 의해 회절조건에 만족하는 각도를 격자면이 존재한다.위에 그림은 이런 조건에 따라 분말에 의한 회절X선(Diffracted X-Rays)은 중심각이 다른 여러개의 원추형을 형성한다X-Ray Diffractometer (XRD)계수관을 앞의 두번째 그림의 AA` 에서 주사(Scan) 시켜서 각각의 Debye ring의 X선 강도를 측정하여 기록하는 장치격자면 간격 d는 측정값 2θ로 부터 Bragg식 2d sin θ= n λ 를 사용하여 구할 수 있다. Bragg의 법칙 2dsin Θ=nλλ : X-선의 파장Θ : 입사각d : 평행한 면들 사이의 수직거리n : 반사의 차수

공학/기술| 2006.10.01| 8페이지| 1,000원| 조회(907)

회절, 시료, 패턴, 분말, 상태

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