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재료공학117

응고 시 미세조직의 변화를 상태도로 이해하자 상평형이 계속 유지되는 천천히 냉각되는 상황 구리-니켈의 2원계 상태도에서 조성이 35 wt% Ni인 합금을 1300°C에서 천천히 냉각하는 경우,주어진 상태도에서와 같이 합금을 냉각하는 것은 수직 점선을 따라 위에서 아래로 상태가 이동하는 것으로 생각할 수 있습니다. 1300°C에서 점 a에서 합금은 35 wt% Ni-65 wt% Cu의 조성을 가지는 완전한 액체상이며, 원 안에 표시된 미세조직을 가지고 있습니다. 냉각이 시작되면, 액체상의 영역까지는 미세조직이나 조성 변화가 없습니다. 점 b, 약 1260°C이 되는 시점에서 첫 번째 고체 α상이 형성되는데, 이는 이 온도에 그려진 tie line에 따라 조성이 결정됩니다 (즉, 46 wt% Ni-54 wt% Cu, α(46 Ni)로 표시). 액상의 .. 2023. 6. 24.
Lever rule을 이용한 상 분율 계산 - 2원계 상태도 해석 2원계 상태도를 이용하여 평형 상태에서 존재하는 상의 상대적인 양을 계산할 수 있습니다. 단상 영역 (하나의 상만 존재하는 영역) 및 2상 영역에 대해 다르게 고려해야 합니다. 단상 영역의 경우 하나의 상만 존재하기 때문에 합금은 해당 상으로 완전히 구성됩니다. 예를 들어 1100°C에서의 60 wt% Ni - 40 wt% Cu 합금은 α상만 존재하므로 합금은 100%의 α로 구성됩니다. 합금의 조성과 온도의 상태가 2상 영역 내에 있는 경우, 조금 더 복잡해 집니다. Tie line (타이라인)과 합금의 조성을 이용하여 lever rule (지렛대 법칙)으로 계산이 가능합니다. 2상 영역 내에서 해당 온도에 대해서 tie line을 그립니다. 전체 합금의 조성은 tie line 상에 위치합니다. 상의 .. 2023. 6. 22.
전율 고용 상태도 - 2원계 상태도 기초 2원계 상태도 (binary phase diagram)에서 가장 단순하고 쉽게 이해할 수 있는 유형 중 하나는 구리와 니켈의 2원계상태도와 같은 전율 고용 (binary isomorphous systems) 상태도입니다. 위 상태도에서 세로축은 온도를, 가로축은 합금의 조성을 나타내는데, 이 그림에서는 니켈의 중량 퍼센트(아래) 및 원자 퍼센트(위)로 표시됩니다. 이 상태도에서는 알파(α), 액상(L) 및 두 상의 α + L 영역의 세 가지 다른 상 영역이 존재합니다. 각 영역은 상 경계선에 의해 정의되며, 해당 온도와 조성 범위에서 존재하는 상 또는 상들로 구성됩니다. 액체상은 구리와 니켈로 이루어진 균일한 액체 용액입니다. α상은 Cu와 Ni 원자로 이루어진 치환 고용체이며 FCC (면심정방체) 구조.. 2023. 6. 20.
용해한도 (solubility limit) - 상태도 기초 합금에서 특정 온도에 대한 용매 내에 용질 원자가 용해될 수 있는 최대 농도를 용해 한도(solubility limit)라고 합니다. 이 용해 한도를 초과하여 용질을 첨가하면 독특한 구성을 가진 다른 고용체(solvent)나 화합물이 생성됩니다. 이러한 개념을 쉽게 이해하기 위해 교과서에서는 설탕-물 (C12H22O11-H2O) 을 예로 들고 있습니다. 설탕을 물에 첨가하면 설탕-물 용액 또는 시럽이 형성됩니다. 설탕을 더 첨가함에 따라 용액은 농도가 높아지며, 용해 한계에 도달하거나 설탕으로 포화됩니다. 이 시점에서 용액은 더 이상 설탕을 용해하지 못하며, 추가된 설탕은 단순히 용기 하단으로 침전합니다. 이제 이 시스템은 설탕-물 시럽 용액과 용해되지 않은 설탕의 고체 결정체의 두 가지 별개의 물질로 .. 2023. 6. 19.
Auger electron spectroscopy (AES) - 오제 전자 분광법 Auger electron spectroscopy (AES)는 고에너지 전자 빔을 사용하는 표면분석 기술입니다. Auger 효과를 기반으로 하는 전자 분광학의 한 형태입니다. Auger 효과는 원자나 이온에서 방출되는 전자로 인해 또 다른 전자가 방출되는 물리적 현상을 말합니다. 이때 발생하는 두 번째 방출전자를 오제 전자 (Auger electron) 라고 부릅니다. 이 효과는 1925년에 프랑스의 물리학자 Pierre Auger에 의해 발견되었습니다. 프랑스어 발음으로 오제라고 하는 듯 합니다. AES는 샘플 내에 존재하는 원소를 식별하기 위해 방출된 전자의 에너지를 사용합니다. Auger 효과란? Auger 효과는 원자나 분자의 전자가 외부 에너지에 의해 이동하거나 흡수되는 과정에서 발생합니다. 일.. 2023. 6. 12.
TEM의 원리와 응용 TEM은 Transmission Electron Microscopy의 약자로 전자선을 사용하여 시료를 투과시킨 전자선을 전자렌즈로 확대하여 관찰하는 전자현미경입니다. 전자선을 사용하기 때문에 진공 환경이 필요합니다. TEM의 작동 원리 전자현미경은 전자총에 의해 형성된 일련의 전자들이 인가된 전기장에 의해 시료를 향해 가속되는 것이 기본 원리입니다. 전자다발이 금속으로 형성된 조리개 (aperture)와 자기장을 이용한 렌즈에 의해 초점으로 모아지고 파장이 일정한 전자빔을 형성합니다. 이 전자빔이 다시 자기장을 이용한 대물렌즈에 의해 시료에 초점을 형성합니다. 전자현미경 중에서 투과 방식을 사용하는 경우 TEM이 되고, 물체 표면의 한 점을 초점으로 고정시켜 주사하는 주사 전자 현미경은 SEM (Scan.. 2023. 6. 10.
결정질과 비정질에 대해서 고체물질은 크게 결정 (crystalline)과 비정질 (Noncrystalline or amorphous)로 나뉩니다. 결정질은 원자나 분자가 규칙적으로 배열되어 일정하고 특이한 내부 구조를 가지는 물질입니다. 대부분의 금속과 광물은 결정질입니다. 반면에 비정질은 원자나 분자의 규칙성이 없는 물질입니다. 결정질은 단결정과 다결정으로 나뉩니다. 단결정은 결정 전체가 일정한 결정축을 따라 규칙적으로 생성된 고체를 뜻합니다. 반면에 다결정은 아주 작은 단결정이 무질서하게 뭉쳐진 결정입니다. 유리나 고무, 비결정성 탄소, 염화비닐 같은 플라스틱 등이 비정질에 해당합니다. 결정질과 비정질의 차이점 결정질은 원자나 분자가 규칙적으로 배열되어 일정하고 특이한 내부 구조를 가지는 물질입니다. 대부분의 금속과 광물은 .. 2023. 5. 22.
확산형 상변태 (diffusional phase transformation) 확산형 상변태 (diffusional phase transformation) 는 원자가 확산에 의해 이동하여 다른 조성 및 구조를 가진 새로운 상을 형성하는 고체-고체 상변태입니다. 이러한 상변태 과정을 통해 기계적, 물리적 및 화학적 특성에 영향을 미칩니다. 확산 상변태의 속도 (kinetics) 는 구동력, 핵형성 속도, 계면 이동성, 확산 계수 및 응력과의 상호 작용과 같은 여러 요인에 따라 달라집니다. 온도, 구성, 미세 구조 및 변형에 의해 영향을 받을 수 있습니다. 확산 상변태는 몇 가지 유형으로 구분할 수 있습니다.석출 (precipitation): 이것은 과포화 고용체에서 용질이 풍부한 상(석출물)이 형성되는 상변태 과정입니다. 석출물과 모상 (matrix)의 경계에서의 정합성 (coher.. 2023. 5. 9.
EELS (Electron Energy Loss Spectroscopy) EELS (Electron Energy Loss Spectroscopy) 는 물질의 화학적 및 물리적 특성을 나노 사이즈로 분석하는 기술입니다. EELS는 투과전자현미경(TEM)이나 주사투과전자현미경(STEM)에서 얇은 시료를 통과하는 전자의 에너지 손실을 측정할 수 있다. 에너지 손실 스펙트럼을 분석하여 샘플의 성분, 결합, 전자 구조 및 플라즈몬 등을 식별할 수 있습니다. EELS 작동 방식 EELS는 전자가 샘플의 전자와 상호 작용하여 운동 에너지의 일부를 잃을 수 있다는 원리를 기반으로 합니다. 에너지 손실의 양과 확률은 시료 내 전자의 유형과 상태에 따라 다릅니다. 전송된 전자의 에너지 분포를 측정하여 샘플에 대한 정보가 포함된 EEL 스펙트럼을 얻을 수 있습니다. 일반적인 EEL 스펙트럼은 저.. 2023. 5. 7.

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