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[재료] indenter

hardness 정의 및 측정의 종류1. hardness 의 정의그것이 다른 물체에 의해 소성변형을 주어졌을 때 보이는 저항의 대소를 가리키는 척도로서 변형을 주는 방법과 변형되는 정도를 측정하는 방법에 따라 각각의 시험법이 정의된다2. hardness 측정의 종류1) 로크웰 경도120°다이아몬드 원추 또는 구형의 강구 압혼자를 이용하여 기준하중을 가하고 여기에 다시 하중을 가하여 시험하중을 만들면 탄성변형은 회복되고 소성변형만 남게 된다.이때의 깊이를 처음 기준하중을 가했을 때의 깊이를 기준으로 측정하여 그 깊이를 시험편의 경도와 대응하는 양으로 측정하는 방법이다.2) 브리넬 경도강구 또는 초경합금구 누루개를 사용하여 일정하중으로 시험편에 압입할 때 생긴 자국의 크기에 의해 경도를 측정하는 방법이다.이때의 하중과 오목하게 됨의 크기에서 경도를 구하는 것으로, 하중울 오목면의 표면적으로 나눈 것이 브리넬 경도 HB이다.3) 임계 경도50% 마르텐사이트 조직(half-martensite)과 같은 경도로 임계 경도는 담금질 경화 심도를 비교하는 기준으로 사용한다. 즉, 표면으로부터 임계 경도까지의 깊이를 담금질 경화심도로 하여 비교하며 임계 경도는 주로 강의 C%에 따라서 다르다.4) 누프 경도압축경도 중 미소경도의 일종으로 2개의 마름모각이 172°30'과 130°의 사각추 다이아몬드 압자를 일정한 시험 항중을 재료의 시험면에 넣어 발생한 마름모형의 영구 홈의 크기로 시 험재료의 경도를 측정하는 누프 경도 시험에서 얻을 수 있는 경도이다. 경도의 산출방법은 누프 경도 시험에 있어서 이용한 시험하중 Nkgf를 영구 홈의 투영면적(㎟)에서 뺀 값이다. 경도 기호는 HK를 이용한다. →압축 강도, 미소 경도5) 바콜경도Barber-Colman 사제의 바콜 경도계(Barcol impresser)에 의하여 표시되는 경도이다. 스프 링을 이용하여 암자를 시료에 침입시켜, 침입도합에서 경도를 표시한다. 여러 가지의 종류 가 있으나 GIZJ 934-1 : 알루미늄 합금, 동,고 할 때에 적합하다. 시 험면상 0-4m의 높이에 3-5mm의 강구를 무수히 넣어 두었다가 깔때기로부터 연속적으로 낙하시켜서 (1초간에 1000회 정도의 비율)凹혼을 주는 방법. 높이나 낙하 개수는 적당히 조 절하며 재료의 경도가 일률적인 아니면 연한 부위의 凹가 커지므로 넓은 면적의 경도 분포 를 알아낼 수 있다.8) 거리 경도죠미니 시험 과정에서 수랭단으로부터 임의의 거리에 나타나는 경도를 말한다.9) 낙하 경도경도를 나타내는 방법으로서 강구를 압입할 때, 시편의 단위 면적의 변형에 요하는 에너 지를 측정하는 것으로 에너지는 일정 중량의 추를 일정한 높이에서 떨어뜨려 시편에 凹 흔 적을 주고, 이 직경에서 변형된 체적을 구하고, 여기에서 떨어진 추의 에너지를 나누어 구 한다. 변형에 요한 에너지 A, 변형 체적 V, 凹 흔적의 지름 d사이에는 A=kV=adv인 관계가 있으며, k는 재료 특유의 향수이고, a도 특유 계수이다.10) 탄성 경도쇼어 경도와 같이 주로 재료의 탄성을 기초를 두고 측정되는 경도를 말한다.11) 줄 경도 시험경도가 다른 기준편들을 경도별로 늘어넣은 것과 가공품을 줄로 번갈아 갈아 보아서 가공 과 유사한 반응이 있는 기준편을 찾아서 경도를 추정하는 것으로 이것을 file check라 한다. 경도가 다른 줄로 가공품을 갈아 보고 반응이 있는 최저 경도의 줄로 추정하는 것을 hardnesster라 한다.12) 열간경도가열한 상태에서 측정한 경도를 열간경도라고 한다. 이와 비슷한 것으로 적열경도(Red hardness)가 있으나 이것은 일단 적열상태로 가열한 후 냉각해 상온에서 측정한 경도를 말 한다. 일반적으로 열간 경도가 높은 것이 적열 경도도 높다.13) 비커스 경도밀어 넣기 식에 의한 경도이다. 정각 136° 06°를 갖는 다이아몬드제 피라미드형의 압입 자국 을 내고, 밀어붙였을 때의 하중을 오목부의 표면적으로 나눈 것이 비커스 경도 HV이다. 비커스 경도는 하중의 대소에 불구하고 오목형이 동일하게 얻어지기 때문에 다른 밀어넣기 강 다이아몬드 사각추 누르개를 사용하고 시험편 표면에 압입시켜 오목부의 대각선 길이로부터 구한 압입자국의 표면적으로 나눈 값으로 정의 된다.HV(비커스 경도) = 0.102 F / S = 0.102 × { 2F sin {θ/2} } / d2 = 0.18909 (F / d2)F : 시험하중(N)S : 오목부의 표면적(㎜2)d : 오목부 대각선의 평균 길이(㎜)θ : 다이아몬드 누르개의 대면각(136°)시험 하중 F의 단위가 ㎏f인 경우에는 비커스 경도는 다음 식으로 계산한다.HV= F / S = { 2F sin { θ/ 2 } } / d3 = 1.8544 (F / d3)(시험하중 9.807∼490.3N{1-50㎏}인 경우에 적용)3) 시험편시험편의 시험면은 하중축에 수직이어야 하며, 오목부의 대각선 길이를 그 측정치의 0.4% 또는 0.2㎛중 어느 하나의 큰 값까지 용이하게 측정할 수 있도록 매끈하게 연마하여야 한다. 또한 시험편의 두께는 경도측정에 영향을 주지 않도록 충분한 두께를 갖 도록 해야하고 일반적으로 오목부 대각선 길이의 105배 이상으로 한다.4) 시험 방법시험 하중의 선정은 다른 제한이 없는 한 크게 선정하는 것이 좋다. 계측현미경은 그 시야 직경의 70%이내에서 오목부 대각선 길이의 측정에 사용되는 것이 바람직하며 브리넬 경도시험에서와 마찬가지로 경도를 측정하는 오목부의 중심간의 거리는 원칙으로 대각선 길이의 4배 이상, 압입자국의 중심에서 시험편의 가장자리까지의 거리는 대각선 길이의 2.5배 이상으로 한다.시험시 부하속도, 하중유지시간 등도 경도값에 영향을 주므로 이들 조건을 일정하게 유지할 필요가 있다. 그러나 이 영향은 시험편의 재질, 경도, 시험기 종류차이 때문에 일괄적으로 정해질 수는 없다. 다만 시험조건이 변해도 경도 측정값이 거의 변하지 않는 시간 이상의 조건에서 경도 시험이 실시되어져야 한다. 시험하중을 규정된 크기로 유지하는 시간은 특별히 지정하지 않는 한 10-15초로 한다. 시험온도는 10∼35℃의 범위 이내로 한다.시험하중을 험결과의 표시비커스 경도의 표시는 다음과 같이 나타낸다.시험하중 98007{10㎏f}, 비커스 경도 250인 경우 - HV 250 또는 HV (10) 250crack 성장기구1. crack의 종류1) Palmqvist Crack (PC)하중을 가할 때 최초로 생기는 crack2) Median Crack (MC)인성이 비교적 작은 배 부분의 세라믹스에서는 낮은 하중에서만 PC가 생성되고 임계 하중 치 이상이 되면 반원형의 MC로 형태 발전3) Lateral Crack (LC)하중을 제거하는 과정 중에 생김2. crack의 성장1) Median 과 radial crack의 성장Griffith조건을 만족하는 파괴역학을 고려하면, crack이 전파하면서 새로이 창조하는 표면 에너지의 증가율은 기계적 에너지의 감소 비율과 균형을 이룰 것이다. 발생하는 crack의 크기를 c라고 했을 때 전체 표면 에너지의 증가분 Us는Us ∝ γ· c2이며 이때 γ는 표면에너지이다. indentation했을 때 생기는 응력을 가해준 하중 P를 crack의 면적으로 나눈 것이므로 P/C2 에 비례하고 따라서 탄성에너지는 (P/C2/E)에 비례한다. 여기서 E는 young율이다. 따라서 전체 기계적 에너지 Um은 (탄성에너지) * c3이 되므로Um ∝ P2 / E · c3가 된다. 위 두 식을 dUs/dc = -dUm/dc조건에 대입하면P2 / c3 = const · γ · E이로부터 탄성변형에 의해 생기는 crack의 경우 crack의 길이 c는 가해준 하중 P의 2/3승에 비례하면서 성장함을 알 수 있다. 위 식은 하중이 가해지는 도중의 탄성변형에 의해 생기는 MC의 경우와 vickers indentation 하였을 때 실제로 관찰되는 반원형의 crack중에 표면의 RC는 잔류 응력의 영향을 주로 받으며 이 경우 또한 만족한다. 따라서 반원형의 crack에 있어서는 median방향이든지 radial방향이든지 그 crack의 크기는 c는 가해준 하중 P와 P ∝ c3/2을 만족하면서 성 에너지실제 재료에서는 탄성파괴만 일어나지 않고 소성변형도 수반되므로 열역학적인 rS값보다 큰 값이 되는데 이를 실제 재료의 파괴에 소요되는 에너지 GC로 표시하면식 2)는 결국 재료에 인장인력 σ를 가할 때 σПC값이 σПGc값에 도달하면 재료의 파괴가 일어남을 의미하며 이를 응력 집중계수 K로 정의한다.또한 재료가 파괴 될 때의 임계 응력 집중계수 KC는가 되며 이 Kc는 파괴 인성(fracture toughtness)라고도 한다. 한편 crack의 전파에는 세 가지 종류가 있다. 방식Ⅰ는 인장응력에 의한 crack 전파이고 방식 Ⅱ와Ⅲ은 전단응력에 의한 것으로서 KIC라 함은 방식Ⅰ에 따른 임계 응력집중계수 혹은 파괴인성을 의미한다.2. Kic의 측정1) Lawn과 Swainpoint indentation하였을 때 완전한 탄성변형만 고려하여 MC에 관한 연구한 결과 가해준 하중 P는 crack의 길이 c에 비례하며 파괴 인성은 (P/c)1/2 에 비례.그러나 탄성변형만 고려하여 모순있음.2) Lawn과 FullerLawn과 Swain모델을 개선하여 시편내부로 성장하는 MC에 대한 연구함.비록 하중을 제거하는 과정중에서 잔류응력에 의한 crack성장이 있음을 인식하였지만 여전히 탄성변형만 고려.2 ψ를 indenter의 각도라고 하였을 때 ψ가 대략 600이상에서 관계식을 다음과 같다.P : 가해준 하중c : 시편 내부의 MC길이(Vickers indenter인 경우 ψ=740 -> X=0/151 재료의 종류에 관계 없이 X일정)3) Evans 와 Chales실재 재료에 응용될 실험식 얻음.Φ경도(Φ)을 항복응력(yield stress)로 나눈 것 대략 3의 값을 가지는 상수E : Young 율F1, F2 : 임의 함수a : 압흔 반경(impression radius)c : 표면 crack의 길이(F1 ∝ c/a -3/2 ,F2 =(H/EΦ)2.5일 때 실험 결과와 잘 일치 χ는 경도(H)와 Young율 (E)의 함수가 되어 재료가 다르면 값 다름.4) N.

공학/기술| 2002.09.30| 9페이지| 1,000원| 조회(485)

강도측정, 압흔, 크랙성장

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[무기재료공학] 요업공정 (대종버전) 평가B괜찮아요

. 원료의 제조1. 채굴기계적분리, 화학적석출, 화학적침출, 열적변화에 의해 생성된 천연 원료의 채굴2. 분쇄(1) millball mill : 세라믹 공정에서 잘고 미세한 분쇄에 가장 널리 쓰이는 방법으로써, stone 이나 porcelain 재질의 통속에 단단한 세라믹 볼을 넣어 trumbling에 의한 충격으로 분쇄하는 방법이다. 이때 통이 돌아가는 속도 볼의 크기, 경도, 강도, 무게, 볼의 양에 의해 분쇄 효과를 극대화 할수 있고, batch ball mill 그리고 효율을 높인 continuous ball mill과 tube ball mill 으로 나눌수 있다. ball mill로는 200~350 mesh 이하의 입자를 얻을수 있다.(2) crush대체로 큰 입자를 중간 입자로 분쇄할 때 많이 쓰이는 방법으로 보통 편심 회전하는 분쇄기의 모양에 의해 jaw crusher, cone crusher, roll crusher 등으로 나뉘어 진다.3-1. 분리screeningair classificationwater classification3-2. 혼합(1) 교반 : 교반기에는 여러 형식이 있으나 크게 나누면 교반날개를 회전하는 방법과 액체의 운동에너지를 이용하는 것이 주이다.(2) 혼련 : 점성이 대단히 높은 물질의 혼합을 목적으로 하는 것으로 회전날개에 의하여 흐름이 생성되지 않으므로 회전날개는 혼합원료의 모든 부분과 접촉되어야 한다. 장치는 강도가 크고 동력이 커야 한다. 주로 전단, 압연, 압축 등에 의하여 혼합한다.(3) 고체의 혼합4. 하소(calcination)원료는 결정학적으로 더 간단한 고체와 기체로 해리 된다. 하소란 생성물로서 기체를 방출하는 해리 작업으로 기술하는데 사용된다.CaCO3 → CaO + CO2↑. 성형1. 압력건조압력건조는 압력을 가하여 더 작은 부피로 분말을 꽉 채우는 것이다.이러한 압력의 결과로 입자를 메우고 결합시킨다.압력 건조는 작고 때로는 복잡한 모양의 기술적이고 특수용도의 전자 세라믹을 위해 만들곤 했다.압력 건조 작용은 그림 4-2에서처럼 음각 틀을 채우는 것으로 시작한다.음각 틀이 일단 분말로 채워지면 그림 4-3에서 같이 위아래의 펀치를 통해 단일 방향의 압력으로써 압축된다.아래 펀치에 붙여진 코어는 압력을 통해 구멍이 만들어지곤 했다.압력이 가해진 후 그 부분은 배출되고, 틀은 공정을 반복하기 위한 준비를 한다.복잡한 기하학과 실물보다 큰 직결 길이의 비를 위하여 hydro 또는 isostatic 의 압력은 일정한 압력의 압력 실 틀을 개발하여 사용되곤 했다.고 순도의 알루미나 는 일 마이크론 의 입자크기 범위에서 구성이 시작되어진다.이런 문제들은 응집으로 완화된다. 순수한 입자들은 100에서 150 마이크론의 크기를 갖는다.미세구조의 결과인 응집작용은 그림 4-6에서 보여진다.이것은 표면의 제한된 최소 배선 폭 처음 가루의 미립자 일 마이크론 의 크기보다 상당히 큰 15에서 20 마이크론 사이의 응집이 되는 공간이다.2. 플라스틱 성형부분으로 이루어진 플라스틱 상태의 점토는 물과 혼용했을 때 유일하게 할용할 수 있다.이런 플라스틱 상태는 균열 없이 변형이나 형상화가 가능하고 이런 기술은 기술자가 세라믹 제품을 만드는데 넓게 활용되었다.플라스틱 상태에서 만드는데는 상업적인 두가지 방법이 있는데 사출성형과 압축성형 두 가지 이다.(1) 사출성형사출성형은 딱딱한 혼합물을 형판의 구멍으로 강제적으로 넣는 것이 수반된다.그림 4-7에서와 같이 나선 모양의 구조물로 인해 발생된 압밀 작용으로 플라스틱 재료의 부피를 작게 만든다.사출성형은 균일한 단면을 가지는 관이나 벽돌을 만들 때 사용되곤 한다.사출성형의 끝 부분까지 코어를 부착하여 구멍이 생긴 제품을 만들 수 있다.어떤 형태의 구멍들은 가질 수 있다. (사각형 ,원형, 삼각형)그리고 크고 작은 구멍으로 같은 것을 만들어 낼 수 있다.(2) 압축성형압축성형은 식기류를 만드는 기초적인 것이며 주형 틀과 표면 사이의 순환, 반대쪽 표면 부드러운 플라스틱 물질이 틀의 윤곽 밑으로 그림 4-8에서처럼 순환하고 있다.이런 기술은 접시나 오목한 도기와 같은 구형이나 장원형의 물체를 만드는데 사용된다.3. 주조점토 주조는 어떤 형상이 만들어지는 동안 그 수송 매개물로 일반적으로 물을 사용한다.물을 없애기 위해 Paris 틀에 쏟아짐으로서 분말의 조밀도가 높게 된다.점토는 점토에 기반을 둔 제품에 전해물을 부유시켜 비-플라스틱 분말 상의 전하를 밀착시키는데 사용되곤 했다.점토는 다공성의 틀에서 물을 제거하는 동안에 분말의 부유물로 남아 있는다.주조로 그림 4-9에서와 같이 고체 도자기가 만들어진다.속이 빈 도자기 역시 최초의 점토 층이 형틀의 벽으로부터 건조된 후에 형틀로부터 점토를 제거함으로서 만들 수 있다.주조는 위생적인 도자기와 같은 크고 복합적인 형태로 만들어지기도 한다.제한되어진 수의 부분이나 표준 되는 부분이 필요하다.테잎 주조는 세라믹 분말로부터 크거나 얇은 판으로 만들어진다.얇은 판은 금속 물질로 채워지는 경로를 통하여 함께 연결되어진다.이러한 기술은 전기적인 요소로 간단하거나 복합적인 다층성의 구조물로 만들어진다. 테잎 주조 공정은 액체 유기 접착제, 세라믹 분말, 플라스틱 접착제와 함께 슬러리가 포함되어진 형태이다. 슬러리는 얇은 테잎 위에 입혀지게 된다.그 도장 두께는 필름 위에 있는 닥터 블레이드 의 높이에 의해서 결정되어 진다. 이러한 기술은 닥터 블레이드라 주조라고도 불리운다. 스러리 내에 분말 형태로 있는 용매는 건조되어진 후 세라믹 분말은 유기적 결합체와 함께 결합된다.지나가는 구멍이 힘을 받을 수 있는 구부리기 쉬운 미숙한 판을 만들고 두꺼운 금속 형태는 표면 위에 가로막혀질 수 있다. 특유 박판의 적층판은 구조상의 결합이 일어나는 단일 결정 구조로 만든다. 고온의 열처리는 재료의 구조와 세라믹 분말의 비중과 서로 보안하는 금속화를 제거한다. 알루미나({Al_2 O_3) 세라믹은 대부분의 다층공정의 전자 패키지에서 사용된다. 같은 온도에서 알루미나와 같은 소결물, 금속성 필름들은 텅스텐({W) 과 몰리브덴 ({Mo)으로 한정된다.. 열처리1. drying건조는 플라스틱을 형성하고, 점토 액을 주조에 의해 만들어진 공간으로부터 잉여 공급된 물의 제거를 위해 필요하다. 점토-물 계는 물의 다른 형태를 포함한다.. 점토 주조로의 부유 물. 플라스틱 형성으로부터 나온 내부입자 액. 수축 후에 입자들 사이에 생긴 기공 물. 입자들에 물리, 화학적으로 흡수된 물. 결정 구조 안의 격자 모양의 물주조 물과 내부 입자 액의 최초 이동은 수축에서 비롯된다. 이러한 수축 후에 남은 물은 기공 물로 귀착된다. 왜냐하면, 기공 물은 입자들 사이에 있기 때문이다. 이러한 기공 물은 한번 더 수축을 하면 더 빠른 비율로 이동할 수 있다. 물리적으로 흡수된 물의 물분자는 쌍극자이고 100℃이상의 열에 의해서 화학적으로 흡수된 물은({{H_3}^+와 {OH^-)이온으로 만들어지고 일반적으로 1000℃이상의 온도에서 기화한다. 격자 물은 화학법칙 내에서 수산화물의 집합이고 대략 600℃의 온도를 방출하기 시작한다.건조의 결과는 두 가지 현저한 변화가 생긴다. (1) 건조는 물이 제거되고 입자들이 함께 수축한다. (2) 건조는 남아있는 물이 분배될 때 강도가 증가한다.2. sintering

공학/기술| 2002.03.12| 4페이지| 1,000원| 조회(1,137)

세라믹, 무기재료, 요업공정

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