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재료공학110

Zener drag force 입계(grain boundary)와 impurity 사이의 상호작용은 입계의 이동(migration)에 대한 driving force를 감소시키게 되는데, Zener drag에 의해 정량화 가능하다. A: Single coherent, spherical particle에 의해 입계에 가해지는 Zener drag의 개념. 입계가 particle을 만나게 되면, 먼저 결정 표면 여기에서는 입계에 상호작용에 의해 attraction force를 가하게 되고, 입계가 이를 뛰어넘어 이동을 계속 하기 위해서는 particle의 크기에 비례하여 그 면적을 증가시켜야 한다. 입계의 이동이 진행되면서, particle은 입계 표면에 대해 drag force를 가하게 된다. 입계의 면적 증가와 drag force은 모두.. 2021. 7. 21.
전위의 운동과 거시적 변형의 관계 Dislocation movement vs. macroscopic deformation 전위는 결정(crystal) 중에 선으로 이어져 있다. 선결함(line defect)이므로, 결정 중에 존재하는 전위의 양은 (단위 부피의 결정에 존재하는 전위의 길이)로 나타낼 수있다. 이를 전위 밀도 (dislocation density)라고 한다. 전위 밀도의 단위는 [m / m^3] = [m^-2]이다. 여기에 그림1처럼 높이 h, 폭 w, 두께 l인 결정을 생각하자. 이 결정에서 길이 l인 n개의 전위가 왼쪽에서 오른쪽으로 거리 w만큼 움직였다고 하면, 그에 따른 결정의 거시적인 전단변형은 다음과 같이 된다. 만약 이러한 전위가 거리 w가 아닌 ​​평균 x (x < w) 만큼 움직였다고 하면, 그 때 발생하는.. 2021. 7. 21.
Low temperature alloy 관련 참고 자료 인텔자료 Introduction to low-temperature soldering (LTS) Reflow 시 SAC (Sn-Ag-Cu) solder ball과 BiSnAg paste를 함께 사용하는 것이 특징. Bi가 brittle하기 때문에 부분적으로 사용하는 것으로 보임. Bi causes joint hardening and is prone to brittle fracture under mechanical shock and drop forces. Embrittlement를 줄이는 방법 -. Precipitation strengthening (Cu, Ni): Lattice distortion을 만들어 전위의 이동이나 경화를 방해한다. -. Grain size refinement (Co, Mn, Sb).. 2021. 7. 21.
고용체 합금(solid-solution alloy)의 분류와 예 고용체 합금은 두 개 이상의 금속 원자가 원자 수준에서 균일하게 혼합되어 단상 고체 물질을 형성하는 합금 유형입니다. 그 결과 개별 구성 요소와 다른 특성을 나타내는 금속의 균일한 혼합물이 생성됩니다. 고용체 합금의 분류 고용체 합금에는 치환형과 침입형의 두 가지 주요 유형이 있습니다. 치환형 합금에서는 한 금속의 원자가 결정 격자에서 다른 금속의 원자 일부를 대체하는 반면, 침입형 합금에서는 한 금속의 더 작은 원자가 다른 금속의 더 큰 원자 사이의 공간을 차지합니다. 고용체 합금의 예 황동: 황동은 구리와 아연의 합금이며 치환형 고용체 합금입니다. 구리에 아연을 첨가하면 강도와 내식성이 향상됩니다. 황동은 장식품, 악기, 배관 설비 및 전기 부품 제조에 널리 사용됩니다. 스테인리스강: 스테인리스강은 .. 2021. 7. 20.
전위(dislocation)의 종류와 Burgers vector 버거스 벡터 (Burgers vector)는 1개의 전위 (dislocation)가 움직이는 것에 의해 생기는 슬립 변형 (slip deformation)의 크기와 방향을 나타내는 것으로, 각각의 전위가 주어지면 그에 따라 정해지는 고유벡터이다. 즉, 전위의 여러 특징들이 버거스 벡터를 통해 결정된다. 전위선 (dislocation line)의 방향을 나타내는 단위 벡터와 칼날전위는 수직하게 되고, 나선전위와는 평행하게 된다. 전위선이 반드시 직선일 필요는 없지만, 이 경우 한개의 전위의 위치에 따라 칼날전위 (edge dislocation)와 나선전위 (screw dislocation)의 혼합전위 (mixed dislocation)의 부분이 되게 된다. 전위선 벡터 방향의 벡터와 전위의 버거스 벡터 b.. 2021. 7. 20.
금속재료의 강화기구 (Strengthening mechanisms) 구조재료는 물론, 기능재료에 대해서도 재료의 고강도화는 중요하다. 재료의 강화는 여러가지 방법으로 가능하지만, 강화기구를 이해하기 위해서는 역학이나 전위 (dislocation)에 대한 지식이 필요하다. 고용강화: 치환형 혹은 침입형고용원자의 도입에 의한 강화. 크기가 다른 용질원자를 첨가하여 그 주변에 격자 변형을 주어 전위가 움직이기 어렵게 하는 방법이다. 금속에 합금원소를 첨가하면 고용체를 만들게 되는데, 이때 용질원자의 원자 반경이 크면 결정격자에 변형이 생기고 원자 면을 따라 슬립이 일어나기 어렵게 됨에 따라 합금의 강도가 증가한다. 석출강화: 주로 시효열처리에 의해 미세한 제2상 석출물을 분산시킴. 넓은 의미에서는 스피노달 분해에 의한 강화도 포함된다. 석출물 원자집단 주위의 격자 변형에 의해.. 2021. 7. 20.
완전 결정(perfect crystal)에 전위(dislocation)이 도입되는 과정 슬립면 (slip plane) 상에서 이미 슬립이 일어난 영역과 일어나지 않은 영역과의 경계선으로 전위(dislocation)를 정의할 수 있다. 완전 결정 (perfect crystal)에 전위를 만들기 위해서는 결정의 일부에 슬립이 일어나게 하면 된다. 그림과 같이 완전 결정에 슬립면이 되는 칼집을 넣는다고 하면, 칼집 끝 (반드시 직선일 필요는 없지만, 그림에서는 편의상 직선으로표현)은 결정 안에 남겨 두고, 상부의 결정에 대해 벡터b만큼 슬립을 일으키게 한다. 여기에서 b의 크기와 방향은 슬립면에 평행한 임의의 값을 가지지만, 그림1의 (b)와(c)는 칼집 끝 직선에 수직인 경우와 평행한 경우를 나타낸다. 슬립을 일으킨 후 칼날 면을 다시 붙이고, 힘을 가하지 않는다고 하더라도, 원래의 완전 결정.. 2021. 7. 20.
확산의 기초 / Diffusion in solids 확산이란? 용매(solvent) A에 용질(solute) B가 고용되어 있다고 가정할 때 이러한 고용체 내에서 B성분 농도의 차이가 있다면, 시간의 경과와 함께, 농도차를 없애는 방향으로 성분B가 이동 하게 된다. 이러한 현상을 확산(diffusion)이라고 한다. 열역학적 관점에서 보면, 최종 안정상태에서는 고용체의 조성은 균일해져야 한다. 따라서, 확산은 B성분의 농도가 고용체 중에 균일해질 때까지 진행된다. Fick은 1855년 열전도의 이론을 이용하여, 확산을 지배하는 2개의 법칙을 찾았다. Fick의 제1법칙 단위 면적을 가지는 가늘고 긴 봉형의 고용체 시료에서, 길이 방향으로 B성분의 농도 구배가 존재한다고 가정하자. 그림1과 같이 B성분의 농도를 c, 길이 방향의 거리를 x라고 하면, B성분.. 2021. 7. 14.
알루미늄 합금의 석출강화 (Precipitation strengthening) Behavior of precipitation 1. Formation of a cluster (group of atoms) 2. Guinier–Preston (GP) zone (coherence with matrix) 3. Metastable / Intermediate phase (semi coherence with matrix) 4. Stable phase (incoherence with matrix) General precipitation process: Super-saturated solid solution - cluster - precipitates Precipitation strengthening Shear mechanism and Orowan mechanism Shear stress is in.. 2021. 7. 12.

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