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재료공학117

결정립 미세화(grain refinement) 강화의 원리와 방법 결정립 미세화(grain refinement) 강화는 결정립의 크기를 줄임으로써 재료의 강도와 기계적 특성을 개선하는 강화기구 중 하나입니다. 결정립(grain)은 같은 결정 방위(crystal orientation)을 가지는 결정 영역을 의미합니다. 이러한 결정립의 크기는 강도, 연성 및 인성을 포함하여 재료의 특성에 상당한 영향을 미칠 수 있습니다. 결정립 미세화(grain refinement)에 의한 강화의 원리 결정립 미세화 강화의 원리는 결정립이 작을수록 인접한 결정립 사이의 계면인 결정립계(grain boundary)가 더 많아진다는 것입니다. 이러한 결정립계는 금속 및 합금의 소성 변형을 담당하는 전위의 이동에 장애물로 작용합니다. 전위가 입계를 만나면 방향을 바꾸거나 완전히 멈추게 되어 재.. 2023. 3. 31.
분산 강화(dispersion strengthening) 분산 강화(dispersion strengthening)는 단단한 재료의 작고 균일하게 분포된 입자를 모상의 재료(matrix)에 도입(균일하게 분산)하여 재료의 기계적 특성을 개선하는 데 사용되는 기술입니다. 이러한 입자는 금속 및 합금의 소성 변형의 주요 원인인 전위(dislocation)의 이동을 방해하는 역할을 합니다. 분산 강화의 원리 재료에 외력이 가해지면 이러한 입자는 금속 및 합금의 소성 변형의 주요 원인인 전위의 이동을 방해하는 역할을 합니다. 분산 강화의 메커니즘은 이동 중인 전위가 단단한 입자를 만났을 때 이동을 계속하기 위해, 입자를 우회하거나 돌파해야 하는데, 이 과정에서 추가적인 에너지가 필요하며 결과적으로 전위 운동이 방해되어 재료가 소성 변형이 어려워지게 됨에 따라 강화가 일.. 2023. 3. 31.
엔트로피(entropy)의 열역학적 정의와 특성 엔트로피는 시스템의 무질서 또는 무작위의 정도를 나타내는 열역학적 특성입니다. 이 값은 기호 S로 표시되며 단위는 J/K로 표현됩니다. 엔트로피(entropy)의 열역학적 정의 열역학에서 엔트로피는 상태 함수이며, 이는 시스템의 현재 상태에만 의존하고 시스템이 어떻게 그 상태에 도달했는지에 의존하지 않는다는 것을 의미합니다. 주어진 에너지 수준에서 시스템이 사용할 수 있는 마이크로 상태의 수를 측정한 것입니다. 열역학에서 엔트로피는 시스템의 무질서나 무작위성의 정도를 측정하는 것입니다. 이 값은 절대 온도에 대한 시스템 내부 또는 시스템에서 전달되는 열의 비율로 정의됩니다: S = Q / T 여기서 S는 시스템의 엔트로피 변화, Q는 시스템에서 또는 시스템에서 전달되는 열, T는 절대 온도입니다. 위의 .. 2023. 3. 30.
덴드라이트(dendrite) @배터리와 금속 배터리에서의 덴드라이트(dendrite) 전지 내 덴드라이트(dendrite)는 전극 표면, 특히 리튬 이온 전지에서 형성될 수 있는 원치 않는 성장입니다. 이러한 덴드라이트는 음극과 양극 사이의 분리막 층을 관통할 수 있는 얇은 분기 구조로, 배터리 고장이나 심지어 화재로 이어질 수 있는 단락을 유발합니다. 덴드라이트 성장은 전지의 충방전을 반복할 때 발생하여 리튬 이온이 음극 표면에 축적되는 원인이 됩니다. 시간이 지남에 따라, 이 이온들은 전해질로 확장되어 양극과 접촉할 수 있는 금속 퇴적물을 형성할 수 있습니다. 덴드라이트가 양극과 접촉하게 되면 단락이 발생하여 열이 방출되고 전지 또는 주변 물질에 잠재적인 손상을 줄 수 있습니다.배터리에서의 덴드라이트(dendrite) 형성원인 덴드라이트의 형성.. 2023. 3. 29.
탄소 배출과 포스코의 수소환원제철 기술 탄소 배출에 대하여 탄소 배출은 이산화탄소(CO2) 및 기타 온실가스를 대기 중으로 방출하는 것을 말합니다. 논의의 여지는 있지만, 탄소 배출은 지구 기후 변화의 주요 원인입니다. 대기 중 이산화탄소 농도는 산업혁명 이후 꾸준히 증가하고 있는데, 주로 화석 연료의 연소 때문입니다. 최근 몇 년 동안 기후 변화의 영향을 완화하기 위해 탄소 배출량을 줄일 필요성에 대한 인식이 증가하고 있습니다. 탄소 배출을 줄이기 위한 방법 및 기술 에너지 효율성 향상: 가전제품의 효율화, 에너지 효율적인 조명 사용, 건물 단열 개선과 같은 동일한 작업을 수행하기 위해 적은 에너지를 사용하는 것이 포함됩니다. 재생 에너지 사용: 태양열, 풍력, 수력과 같은 재생 가능한 에너지원은 탄소 배출을 생산하지 않으며 화석 연료를 대.. 2023. 3. 28.
이온 결합(Ionic bonding)의 의미와 예 이온 결합(Ionic bonding)이란? 이온 결합은 전기 음성도에서 큰 차이를 보이는 두 원자, 일반적으로 금속과 비금속 사이에서 발생하는 화학 결합의 한 유형입니다. 이런 유형의 결합에서, 한 원자는 전자를 잃는 반면 다른 원자는 안정적인 결합을 형성하기 위해 전자를 얻습니다. 전자를 잃은 원자는 양전하를 띠며 양이온이라고 불리는 반면, 전자를 얻은 원자는 음전하를 띠며 음이온이라고 불립니다. 이온 결합 과정은 하나 이상의 전자가 금속 원자에서 비금속 원자로 전달되는 것으로 시작됩니다. 이러한 전자의 이동은 반대 전하를 가진 이온을 생성하고, 그 다음 정전력으로 인해 서로 끌어당깁니다. 이 반대 전하들은 이온들을 결정성 격자 구조로 함께 묶어줍니다. 이온 결합의 예 염화나트륨(NaCl): 염화 나트.. 2023. 3. 28.
공유 결합(Covalent bonding)의 의미와 예 공유 결합(Covalent bonding)이란? 공유 결합(Covalent bonding)은 원자가 전자(valence electron)를 공유하여 보다 안정적인 화학 결합의 한 유형입니다. 공유 결합은 비금속 원소에서 일반적으로 관찰되는데, 이는 비금속 원소가 전자를 강하게 끌어당긴다는 것을 의미하는 높은 전기 음성도를 갖는 경향이 있기 때문입니다. 공유 결합에서, 두 원자는 원자에서 전자의 가장 바깥쪽 껍질인 완전한 원자가 껍질을 얻기 위해 한 쌍의 전자를 공유합니다. 완전한 원자가 껍질은 불완전한 껍질보다 더 안정적이고 반응성이 낮기 때문에 원자가 서로 공유 결합을 형성하는 경향이 있습니다. 공유 결합의 공유 전자는 두 원자 사이의 대시 또는 선으로 표시됩니다. 두 원자 사이의 공유 전자의 수가 공.. 2023. 3. 28.
수소 결합(Hydrogen bonding) 수소 결합(Hydrogen bonding)은 질소, 산소 또는 불소와 같이 음의 원자에 공유 결합된 수소 원자를 포함하는 분자 간 결합의 한 종류입니다. 수소 결합의 강도 수소 결합은 공유 결합보다 약하지만 반 데 발스 힘과 같은 다른 유형의 분자 간 힘보다 강합니다. 수소 결합의 강도는 수소 원자에 대한 부분 양전하와 다른 분자에 있는 전기 음전하 사이의 정전기적 인력에 의해 발생하고 이 힘에 따라 강도가 결정됩니다. 이것은 두 분자 사이에 쌍극자-쌍극자 상호 작용을 만들어 상대적으로 강하고 방향성 있는 결합을 만듭니다. 수소 결합은 이러한 유형의 결합을 나타내는 화합물의 몇 가지 고유한 특성을 만들어 냅니다. 예를 들어, 물 분자는 수소 결합에 의해 함께 묶여 있는데, 이것은 물이 높은 끓는점과 녹는.. 2023. 3. 26.
금속 결합(Metallic bonding)의 의미와 특성 금속 결합(Metallic bonding)이란? 금속 결합은 금속과 그 합금에서 발생하는 원자간 결합(Interatomic bonding)의 한 종류입니다. 금속 원자 간에 원자가 전자를 공유하여 금속 결정 격자 내의 원자 간에 강하고 응집력 있는 결합을 형성하는 것이 특징입니다. 금속 결합(Metallic bonding)의 강도 금속 결합의 강도는 몇 가지 요인에 의해 결정됩니다. 첫째, 전자의 바다에서 전자를 공유하는 것은 금속 원자들 사이에 강한 정전기적 인력을 만듭니다. 둘째, 비편재화된 전자는 이동성이 높고 외부 힘이나 조건의 변화에 빠르게 반응하여 금속 격자가 깨지지 않고 변형 및 재형성될 수 있습니다. 마지막으로, 결정 격자에서 금속 원자의 배열은 밀집된 원자 배열의 수를 최대화하여 금속 결.. 2023. 3. 26.

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