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재료공학110

응고(solidification)의 의미와 구동력(driving force)에 대한 이해 금속의 응고에 대한 의미 응고는 금속 생산에서 중요한 과정입니다. 응고하는 동안 액체 금속은 고체 상태로 변형되며 생성된 금속의 특성은 이러한 변형의 세부 사항에 따라 크게 달라집니다. 응고 과정은 핵생성과 성장의 두 단계로 나눌 수 있습니다. 핵 생성은 응고의 초기 단계로, 액체 금속의 원자가 함께 모여 핵이라고 하는 작은 고체 클러스터를 형성합니다. 핵생성은 자발적으로 발생할 수 있지만, 이물질이 존재하는 경우 이물질 주변을 중심으로 핵생성이 쉽게 일어 날 수 있습니다. 핵생성 중에 형성되는 핵의 수와 크기는 금속의 최종 특성에 상당한 영향을 미칩니다. 핵이 형성되면 주변 액체에서 더 많은 원자가 추가되어 핵이 성장할 수 있습니다. 핵의 성장 속도는 액체 금속의 온도와 냉각 속도에 따라 달라집니다. .. 2023. 3. 22.
엔탈피(Enthalpy)의 정의와 Gibbs 자유에너지와의 차이점 엔탈피(Enthalpy)의 정의 엔탈피(Enthalpy)는 일정한 압력에서 시스템의 총 에너지를 설명하는 기본적인 열역학적 특성입니다. 기호 H로 표시되며 줄(J) 또는 킬로줄(kJ) 단위로 표시됩니다. 엔탈피는 상태 함수입니다. 즉, 엔탈피 값은 시스템의 초기 및 최종 상태에만 의존하며 한 상태에서 다른 상태로 이동하는 경로에는 영향을 받지 않습니다. 엔탈피는 화학 반응이나 물리적 과정에서 발생하는 열 전달을 설명하는 데 사용되며 반응의 방향과 정도를 예측하는 데 사용할 수 있습니다. 엔탈피는 시스템의 내부 에너지(U)와 압력(P) 및 부피(V)의 곱의 합으로 정의됩니다. H = U + PV 시스템의 엔탈피 변화(ΔH)는 시스템의 초기 상태와 최종 상태 사이의 엔탈피 차이입니다. 시스템이 화학 반응이나.. 2023. 3. 22.
석출 강화(precipitation strengthening)의 정의와 방법 석출 강화(precipitation strengthening)이란? 석출 강화는 금속 및 합금의 강도와 경도를 높이는 데 사용되는 일종의 강화 메커니즘입니다. 제어된 열처리 공정을 통해 금속 매트릭스 내에 석출물이라고 하는 미세한 입자가 형성됩니다. 석출 강화 공정은 금속을 하나 이상의 추가 원소를 이용하여 합금화하는 것으로 시작됩니다. 이러한 원소는 금속 매트릭스 내에서 고용체를 형성하지만 온도가 감소함에 따라 고용체에 대한 용해도가 감소합니다. 이는 합금이 냉각됨에 따라 과포화된 용질 원자가 시효 열처리 (aging) 중 모상(matrix) 내에서 클러스터(cluster)나 석출물(precipitate)을 형성하게 됩니다. 따라서, 시효 강화 (age hardening)이라고도 한다. 석출 강화 방법.. 2023. 3. 21.
열역학적 상태에 대한 이해 열역학에서 시스템은 에너지 및 기타 속성에 따라 다른 상태로 존재할 수 있습니다. 이러한 상태는 크게 안정, 준안정, 불안정의 세 가지 범주로 분류할 수 있습니다. 안정 상태 시스템이 열역학적 평형 상태에 있는 상태로, 작은 변동이 발생하더라도 시스템의 특성이 시간이 지남에 따라 일정하게 유지됨을 의미합니다. 안정 상태에서 시스템의 내부 에너지는 최소이며 시스템에 대한 모든 변화는 시스템이 원래의 평형 상태로 돌아가도록 합니다. 예를 들어, 공이 그릇 바닥에 앉아 있으면 공이 흔들리면 그릇 바닥으로 돌아가기 때문에 안정적인 상태에 있습니다. 준안정 상태 물리적 또는 화학적 시스템이 준안정 상태에 존재한다는 것은 국지적 에너지 최소 상태에 있지만 가능한 가장 낮은 에너지 상태에 있지 않음을 의미합니다. 이.. 2023. 3. 20.
금속 표면에 IMC 생성 시 Crack 발생의 원인 다음의 세 가지 정도의 원인을 생각해 볼 수 있다. CTE(Coefficient of thermal expansion) mismatch Volume change during the formation of IMC Defects by many reasons, such as the Kirkendall effect 크랙을 발생시키는 원인들 During the growth of intermetallic compounds, cracks can form due to several factors. One of the main factors is the difference in thermal expansion coefficients between the intermetallic compound and the surrou.. 2023. 2. 27.
Portevin-Le Chatelier (PLC) 효과에 대한 이해 Portevin-Le Chatelier (PLC) 효과는 알루미늄, 마그네슘 및 일부 강철과 같은 특정 금속의 변형 거동이 특정 조건 하에서 불안정해지는 현상입니다. 금속이 소성 변형 (예: 인장 시험)을 받으면 응력-변형 곡선은 보통 응력이 변형과 함께 부드럽고 연속적으로 증가하는 것을 보입니다. 그러나 온도, 변형 속도 또는 합금 조성과 같은 특정 조건에서는 응력-변형 곡선이 부드럽게 변화하는 대신 세레이션이 나타날 수 있습니다. PLC 효과의 원인 PLC 효과가 일어나게 되는 원인은 금속 내에서 이동하는 전위(dislocation)와 용질 원자 간의 상호작용과 관련이 있습니다. 망간 또는 실리콘과 같은 특정 용질 원소의 원자는 전위를 고정 (pinning)하여 응력 집중 및 국부적인 변형을 유발할 .. 2023. 2. 25.
Electron Backscatter Diffraction (EBSD) EBSD (Electron Backscatter Diffraction)이란? EBSD는 Electron Backscatter Diffraction의 약자입니다. EBSD는 반도체 또는 금속 물질의 결정 구조, 결정 방위를 해석하여 연구에 활용하는 실험 방법 중 하나입니다. EBSD는 전자를 샘플에 쏘아 특정한 각도에서 반사되는 전자 (후방 산란 전자)를 측정하여 결정 구조 및 결정 방위를 분석합니다. EBSD는 금속학, 재료공학, 지질학 등 다양한 분야에서 활용되며, SEM과 결합하여 사용됩니다. EBSD에서는 전자 빔을 분석하고자 하는 재료의 연마된 표면을 향해 입사하면, 전자는 재료의 결정 구조와 상호 작용하여 전자 회절 패턴으로 다시 산란됩니다. 키쿠치 패턴으로 불리는 한 쌍의 선들의 집합으로 이루.. 2023. 2. 25.
확산 계수를 결정하는 방법 확산 계수를 결정하는 방법 확산 계수는 다음과 같이 다양한 기법을 사용하여 결정할 수 있다. Diffusion couple 여기에는 농도가 다른 두 개의 금속 또는 합금 샘플이 접촉되어 주어진 시간 동안 고온에서 유지한 후 생성된 농도 프로파일을 분석하여 확산 계수를 얻는다. Tracer diffusion 이 방법에서는 소량의 방사성 또는 비방사성의 tracer를 재료에 추가하여, tracer의 농도 프로필을 시간의 함수로 측정하고 확산 계수를 데이터에서 계산한다. Electrochemical techniques 포텐시오스타트 및 전위차 측정과 같은 전기화학적 방법을 사용하여 전해질에서 이온의 확산 계수를 측정할 수 있다. X-선 회절 X-선 회절은 물질에서 확산 종의 농도 프로필을 측정할 수 있다. 그.. 2023. 2. 21.
Fick's law Fick's first law is a fundamental principle in the diffusion field that describes the diffusion rate of a substance in a medium. The law was developed by German physicist Adolf Fick in 1855 and is a simple mathematical expression that relates a substance's concentration gradient to its diffusion rate. https://sciencetech.tistory.com/15 확산의 기초 / Diffusion in solids 확산이란? 용매(solvent) A에 용질(solute).. 2023. 2. 19.

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