AL-SI 합금의 냉각곡선을 통한 상태도 작성법

소개글

AL-SI 합금의 냉각곡선을 통한 상태도 작성법에 대한 보고서 자료입니다.

본문내용

조성이 나빠져 합금 제조 시 이용되지 않는다고 한다.
실험 시 주의 할 점은 3가지 Ingot을 용해 시킬때 전기로 온도를 낮은 온도, 약 200 정도 일 때 넣고 가열하여 700 로 만들어야 한다는 것이다. 만약 700 로 달군 뒤에 Ingot을 넣으면 전기로의 높은 온도와 Ingot의 온도 차로 인해 표면은 인장력이, 내부는 수축력이 작용하여 깨져 버린다. 또한 레코더 연결 시 열전대 선을 (+)=빨강선 (-)=파란선 으로 잘 맞춰야 한다. 반대로 연결할 경우 온도도 거꾸로 측정 되니 주의토록 한다. 레코드 반응속도는 잠열 부분 측정이 가능하도록 미세하게 조절한다. 차트속도 조절은 레코드의 SEL버튼을 누름으로서 조절이 가능하다.
위 냉각곡선에서 보면 pure Al의 그래프를 보면 평행한 선이 하나 나오는데(변곡점이 하나) 그것은 열에너지가 액체를 고체로 변하는 상태변화에만 쓰이므로 온도가 일정한 구간이 나온다. 이 일정한 구간의 시작과 끝이 Tm과 Ts점이며 순금속일 경우 Tm=Ts가 된다. Si가 함유된 A356 및 Al6063은 변곡점이 2개가 나오는데 그것은 2가지의 물질이 섞여 합금을 이루고 있기 때문이다.(Tm
NEQ
Ts) 녹는점이 높은 것이 먼저 응고가 되면서 변곡점이 2개가 나온 것으로 보인다. 하지만 실험 데이터가 변곡점을 정확히 확인 할 수 있을 정도로 그래프상 확연히 보이진 않았다. 대강 710 와 580 선에서 변곡점의 흔적이 있었으며 정확히 A356과 Al6063을 비교 할 순 없었다. 정확한 값을 구함으로써 이것으로 Si가 몇 %가 들어갔는지 대략 알 수 있지만 이번 실험 결과 값으로는 정확히 알 수 는 없었다.
또 그래프에서 동그라미 친 것을 보면 평형온도에서 온도가 내려갔다 올라갔다가 한 부분을 볼 수 있는데, 이것은 과냉(Supercooling)때문이 라고 볼 수 있다.
*과냉(Supercooling, Undercooling)
평형상태에서 순금속은 일정한 온도에서 응고 한다. 즉 열전대를 순금속의 용액에 넣고 서서히 냉각 시키면 응고점까지는 온도가 서서히 하강하다가 응고점에 이르면 순금속이 응고되면서 방출한 용융잠열(laent heat)로 말미암아 잠시 일정온도를 유지한다. 그리고 응고가 끝나면 다시 서서히 온도가 하강한다. 그러나 실제로 용융금속을 냉각시키면 열역학적 평형융점보다 낮은 온도에서 응고가 시작된다. 즉 응고점에서 고상의 생성이 억제되는 경우가 있다. 이와 같은 평형응고온도 이하까지 액상이 냉각되는 현상을 과냉(Supercooling, Undercooling)이라 한다. 응고온도 이하 T만큼 과냉되면 고상의 핵생성이 급속히 일어나게 되며 응고에 따른 용융잠열의 방출에 의해 다시 평형온도까지 온도가 상승한다. 이러한 과냉은 응고 진행 중 열방출(열전달)이 클수록, 액상 금속 중에 결정핵을 형성할 수 있는 합금 성분이 적을수록 더욱 커진다.
위 상태도를 보면 Al 6063의 Tm점과 Ts점이 같게 나와야 하는데 일치 하지 않게 결과가 나온 것을 알 수 있다. 그것은 실험 시 용탕을 운반 할때의 온도 오차 등 여러 가지 원인들로 정확한 값이 산출 되지 못한 것으로 사료 된다. 상태도는 3가지 물질의 Tm ,Ts 점을 찾아 그것을 이음으로서 대강의
윤곽만 그릴 수 있었다. 실험 데이터가 Tm점과 Ts점이 명확히 구분되지 않아 실험 결과가 만족할 만큼은 아니었던 것 같다. 이런 실험 값의 부정확함의 이유로는 레코더 기기 설정 시 분당 60mm로 하여 챠트가 너무 길게 나오는 바람에 챠트를 줄이다 보니 생긴 것 같다. 분당 30mm로 하였으면 좀더 정확한 결과가 나오지 않았을까 하는 아쉬움을 남기며 보고서를 마친다.

키워드

AL-SI,   상태도,   냉각곡선,   재료,   합금,   열전대,   온도계