1. Abstract본 실험은 용체화 처리와 시효 경화(석출 경화)에 대한 이해를 하고, 2024Al (두랄루민)을 항온 시효 시킬 때 시효 시간에 따른 합금의 경도 변화를 알아봄으로써 석출 경화 현상을 공부하는데 그 목적이 있다.실험 과정은 다음과 같다.먼저 base metal의 경도를 측정한 다음 시편을 전기로에 넣고 550℃에서 30분간 유지하여 용체화 처리를 한후, 수냉(급냉)을 한다. 그리고 이들 중 하나를 ＃600, ＃1500의 sand paper로습식 연마하여 마이크로 비커스 경도 시험기를 이용하여 경도를 측정한다. 다음으로 열전대를이용하여 oil bath의 온도를 170℃로 만들어준 다음 그 안에 시편을 모두 담가 항온 시효 처리를 실시한다. 15분, 30분, 45분, 60분, 70분, 80분, 100분, 120분 간격으로 oil bath에서 시편을 꺼내어 공냉한 후 습식 연마를 하여 경도를 측정하여 얻은 데이터를 이용하여 그래프를그리고 과시효점을 찾는다. 최종적으로 그래프를 분석하여 시효 시간에 따 른 경도 변화를 알아본다.이러한 과정을 거쳐 얻은 결과를 보자.용체화 처리한 후의 경도값이 상당히 저하되었는데 이는 용체화 처리를 통해 고용체가 평형상태를 유지하고 있다가 급냉을 함으로써 평형 상태가 깨어지고 과포화 고용체가 형성되었기 때문이다. 다음으로 항온 시효를 실시한 시편들의 시간에 따른 경도 변화를 살펴보면 용체화 처리가 끝난 후부터 60분간 시효 처리를 했을 때까지는 경도값이 지속적으로 증가하나, 그 이후로는 경도값이 저하됨을 알 수 있다. 따라서 60분간 시효 처리를 했을 때 과시효가 일어났다고 하겠다.결론을 내리면 용체화 처리를 한 후 급냉을 하면 평형 상태가 깨지고 과포화 고용체가 형성되고, 시효 처리를 하면 평형 상태를 얻는다. 항온 시효에서 시간에 따은 경도 변화를 살펴보면 과시효가 일어나기 전까지는 시효 시간에 따라 경도값이 증가하고, 과시효가 일어난후에는 경도값이 감소함을 한다. 그리고 시효 처리에 의하여 생긴 석출물은 전위 이동을 방해하여 재료의 기계적 성질을 높여준다.2. Introduction- 동기·목적용체화 처리와 시효 경화(석출 경화)에 대한 이해를 하고, 2024Al (두랄루민)을 항온 시효 시킬 때 시효 시간에 따른 합금의 경도 변화를 알아봄으로써 석출 경화 현상을 공부하기 위함이다.- 이론적 배경● 용체화 처리A금속에 대한 B금속의 고용도가 고온으로 치달음에 따라 현저하게 증대되는 합금에서는, 가령 상온으로 α+β상인 χ% 조성의 합금을 t의 온도까지 가열하고 단일인 α상으로 한 다음에 급냉시키면 β상이 석출되지 않으며, 상온으로 B금속을 (χ-c)% 여분으로 고용한 과포화 고용체라고 불리는 α 단상의 불안정 상태로 된다. 그 후, 이런 불안정 상태는 100~200℃의 온도를 유지하면 물론, 상온에서도 안정 상태로 옮아가고 이른바 시효 현상이 나타난다. 이 과포화 고용체의 안정 상태를 만들어내는 조작을 말한다. Si, Mg을 함유하는 합금이나 Al, Ti, Cu를 함유하는 스테인리스 등에 있어서 반드시 행해지는 처리이다. 대체로 용체화 처리에 의해서 재료는 연화되고, 시효에 의해서 경화된다.● 시효경화 [ 時效硬化, age-hardening ]금속재료를 일정한 시간 적당한 온도하에 놓아두면 단단해지는 현상을 말한다.상온에 방치해 두어도 단단해지는 경우와 어느 정도 가열하지 않으면 단단해지지 않는 경우가 있는데, 상온에서 단단해지는 것을 상온시효 또는 자연시효라 하고, 어느 정도 가열해야만 단단해지는 경우를 뜨임시효 또는 인공시효라 한다.시효가 일어나는 까닭은 금속재료의 본래의 상태가 불안정하여 안정 상태로 변하기 때문인데, 이 변화를 일으키기 위해서는 금속 결정 속에서 원자가 필요한 만큼 움직여야 한다. 이 움직임이 상온에서도 가능하면 상온시효가 일어나지만, 온도가 너무 낮아 금속원자의 이동이 일어나지 않을 경우에는 어느 정도 가열해 줌으로써 변화가 일어나므로 인공시효가 된다.● 시효경화의 요건1. 상태도에서는 온도가 내려갈수록 고용도가 감소되어야만 한다. 다시 말하면, 합금은 솔버 스온도 이상으로 열처리할 때 단일상을 형성해야만 하고 냉각시에는 2상 영역으로 나뉘어 져야 한다.2. 기지는 상대적으로 유연하고 연성이 있어야 하며, 석출물은 강하고 취성이 있어야 한다. 대부분의 시효강화합금의 경우, 석출물은 강하고 취성이 있는 금속간화합물이다.3. 합금의 급랭이 가능해야 한다. 몇몇 합금은 석출물의 형성을 억제할만큼 충분히 빠르게 냉각될 수 없다. 그러나 급랭은 부분적인 뒤틀림을 일으킬 만큼의 잔류응력을 유발시킬 수 있다. 잔류응력을 최소화하기 위해 알루미늄합금은 약 80℃의 물에서 급랭된다.4. 정합석출물이 형성되어야만 한다.● 과시효 [ 過時效, overaging ]석출경화형 합금의 시효에 있어 시효온도와 시간증가에 따라 최고강도에 이르지만, 게다가 온도와 시간이 증가하면 연화가 생긴다. 그와 같은 시효상태를 과시효라고 한다. 그 상태에서는 석출물은 응집조대화하고, 기계적 성질이 오히려 저하한다.● 석출경화(析出硬化, precipitation hardening)시효처리에 의해서 형성되는 미세분산 석출상에 의한 경화를 석출경화라고 한다. 2원 또는 3원 합금으로 하나의 원소의 고용한도가 온도의 저하에 따라서 작아지는 것은 석출경화형으로 되기 쉽다. Al-Cu합금의 Al상도 이 종류의 합금의 전형적인 일례이다. 석출하면 재료는 연화한다. 최후에 석출하는 정방정계의 CuAl2상(θ상)은 안정상이다. 석출경화의 처리는 우선 합금을 고온도로 어느 시간 유지하고 용액화하고 다음에 이상영역으로 나뉘어지는 저온도로 급랭하여 과포화 고용체로 한다. 이것을 실온 혹은 그 이상의 온도로 시효처리시키면 100Å 정도의 미세한 중간상이 생긴다. Al-Cu계에서는 3종의 중간상이 된다. 처음의 2개의 중간상은 GP(Guiner Preston) 존이라고 부르고 GP-1은 Cu원자가 Al의 (100)면상에 길이 100Å 두께 2∼3원자 거리에 석출하는 것으로 모격자와 완전히 정합관계를 유지하고 있다. GP-2는 정방정계의 구조를 가진 직경 약 1500Å 두께 약 150Å까지 정도의 원판상의 석출물로 존의 경 방향만이 모체를 정합하고 있다. 이 존은 수도 많고 모체의 변형도 크므로 합금의 경도는 이 석출단계에서 극대가 된다. 다음에 석출하는 θ상은 GP-2와 비슷한 구조를 갖지만, 모체와의 정합관계는 깨져 장거리의 탄성변형은 거의 완화되어 있으므로 θ가 석출하면 재료는 연화한다. 최후에 석출하는 정방정계의 CuAl2상 상(θ상)은 언전상이다.● Al - Cu합금의 석출 경화실용 금속재료의 강도를 높이지 위해 이용되는 가장 중요한 현상의 하나는 석출경화(또는, 시효경화, Age Hardening)이다. 듀랄루민, 베릴리움동, Inconel 등은 석출경화현상을 최대한 이용한 대표적인 재료이다. 금속재료는 전위의 이동을 저지함으로써 강화될 수 있다. 순금속에서는 점결함(공공과 침입형 원자), 선결함(전위), 면결함(적층결함과 입계)들의 존재가 강도를 높일 수 있다. 단상합금에서는 변형저항은 용질원자와 규칙도에 의해서 생길 수 있다. 2상합금에서는 전위가 제 2상 입자를 자르고 지나가서나 또는 입자가 잘려지지 않아서 전위가 입자를 피해감으로써 추가적인 응력이 필요하게 된다. 때문에, 미세하게 분산된 석출물은 금속재료를 매우 효과적으로 강화시키게 된다. 이러한 현상이 석출경화이다. 석출은 온도가 감소함에 따라 고용도가 감소하는 합금계에서 일어난다. 아래 그림은 석출경화가 일어나는 평형상태도를 나타낸 것이다.Al - Cu 합금의 평형상태도합금 A는 온도 T2와 T1사이에서는 균일한 고용체 α로 존재한다. 그러나, 온도 T3이하로 냉각할 경우, 합금 A는 제 2상 θ로 과포화되어 있다. 만일, 이 합금을 T3이하 온도에서 오랜 시간동안 시효시키면 θ상은 핵생성과 성장에 의해서 석출한다. 석출경화 열처리 공정은, 먼저 합금을 고온(T2>T>T3)에서 용체화처리한다. 이러한 열처리 목적은 과대결정립 성장없이 고용체에 제 2상을 최대한 용해시키는 것이다. 다음에 이 합금을 퀘칭하고 이어서 고용체가 용질로 과포화 되는 온도에서 (T
국내 항공 산업의 현황 및 발전 방향1) 서론항공력1 지/해상 병력의 능력을 초월하여 전장 상황을 결정적으로 변화시킬 수 있는 전력 → 결정적 세력 (Desive Power)2 다른 어떤 수단보다 중요성이 크고, 최대의 효과를 가지는 전력 → 지배적세력 (Dominant Power)2) 항공 우주 산업의 특징항공1 제품 특성 : 고가 및 고부가가치성, 기술의 복합성2 수요 특성 : 수요에 있어서 높은 집중성 보유 (군 또는 대형 항공사의 독점), 큰 규모의 수요 독점력3 생산 특성 : 초기 투자의 대규모 (연구 개발비의 Sunken Effect), 투자액 회수 기간의 장기 소요, 규모의 경제(Economies of Scale) 효과가 큼4 기술 특성 : 고기술성 및 기술의 복합성, 고도의 안정성 요구, 정보의 비대칭성(Unsymmetric Information), 기술의 타산업에 미치는 파급 효과가 큼3) 국내의 연구 개발 현황항공 산업의 발전 단계{{{{{{{{{{{{{{{{{창 정비 → 면허 생산 → 부품국 산화, 하청 생산→ 공동 개발 → 독자 개발4) 기본 훈련기 개발 사업사업 경위88. 2 ~ 92. 10 : 탐색 개발 수행89. 12 : 공군 소요 제기91. 8 : 연구 개발 동의서 확정 91. 12 : #01호기 초도 비행92. 12 : 선행 개발 사업 승인95. 11 : 명명식95. 8 : #03호기 초도 비행96. 5 : #04호기 초도 비행96. 12 : 선행 개발 완료97. 1 : 실용 개발 사업 승인98. 12 : 연구 개발 완료{성 능운 용 요 구실 험 결 과최대 수평 속도 (kts)250 이상256실 속 속 도 (kts)72 미만70상 승 률 (fpm)3000 이상3400실 용 상 승 고 도 (ft)30000 이상38000이 / 착륙 거리 (ft)1500 / 1500 미만1150 / 1170체 공 시 간 (hr)2.5 이상3.0개발 목표 성능5) 항공기 개발시 필요 시험 설비풍동 설비·Static Test·Dynamic Test·Forced Oscillation Test·비행체의 공력 및 모멘트 측정으로 설계 결과 확인 및 시험 결과 설계 반영·국과연 : 3중 음속 풍동, 대형 저속 풍동·항우연, 공사 : 대형 저속 풍동전자파 간섭 시험 설비· 전기체 항공 전자, 무장 세부 계통의 EMI / EMC 시험·스텔스 형상의 RCS 측정을 위한 필수 설비·국과연 건설 추진 중내충돌 구조 시험 설비·정하중 시험·동하중 시험·반복 피로 하중 시험·국과연 및 항우연 일부 보유캐노피 조류 충돌 시험 설비·캐노피 및 구조물의 조류 충돌 성능 평가·국과연 일부 보유착륙 장치 계통 시험 설비·착륙 장치 정하중 및 충격 거동 시험·제동 장치 계통 지상 시험 평가·착륙 장치 힐 타이어 개발 시험·전륜 조향 장치 개발 시험·국내 일부 보유무장 시험 설비·외부 장착물 낙하시의 궤적 분석·항공기 무장 (로켓, 미사일, 기총 등)의 사표 작성·무장 성능 시험환경 시험 설비·부품 단위의 저온, 결빙, 고온, 고습, 먼지 등에 대한 시험·전기체 환경 시험Sled Test 설비·개발 항공기의 비상 탈출 모의 시험으로 안정성 확보·대형 유도탄 탄두의 종말 효과 모의 분석·사출 좌석의 성능 시험6) 후발 항공국의 발전 사례대만1 1969년 항공 공업 기술국의 확대 개편으로 항공 공업 발전 센터 (AIDC) 설립2 AIDC 내에 연구 개발 및 생산 시설 보유 (인력 6500명)3 최근 민항 부문 세계 시장 진출을 위해 TAC (Taiwan Aircraft Company) 설립 → 정부지원 29%4 10대 전략 사업에 항공 우주 산업을 포함시켜 90년대 말까지 60억불 투자5 독자 군용 전투기 개발 사업의 일환으로 IDF 추진인도네시아1 국가적 전략 사업으로 항공 산업 육성2 1976년 국영 항공기 회사인 ITPN 설립3 50인승 컴뮤터 (Commuter) 개발4 스페인과 공동 개발로 CN-235 생산5 항공 공업 육성을 위해 자금, 인력, 금융 및 조세 지원 등의 정책 지원 실시6 경장기종 수입시 수입금 전액을 1년간 은행에 예치하는 규제 조치로 사실상 수입 규제브라질1 1969년 국영 기업인 Embraer 설립 → 정부 출자 89%자본금 : 11억 900만불매출액 : 12억 7000만불 (1997년)종업원수 : 1600명2 군용 및 민간용 항공기의 개발, 생산 및 정비 업무의 일원화3 1980년대 말 30인승 Commuter기 Brasilia 개발중국구소련의 제작 기술 도입으로 항공기 설계 개념은 러시아와 유사1 국내 자본 시장 취약 및 기술력의 낙후, 사회주의적 근로 개념 등의 요인으로 발전에 어려움2 기술력과 자본력이 우수한 독일, 프랑스, 미국 등의 자본주의 국가들과의 산업 협력 추진 중3 원거리 자동 제어 비행 장치 분야는 우수하며 자체 개발 RPV를 중동에 수출하려 시도일본** 패전 후 국제 협력에 의한 항공 산업 금지1 관련 전자 산업 발전으로 항공 산업 발전 기반 구축2 독자의 기술로 F-4의 고유 모델 F-4J 개발
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