신소재공학실험

소개글

신소재공학실험에 대한 보고서 자료입니다.

목차

목 차

Ⅰ. 실험 목적

Ⅱ. 관련 이론

ⅰ. 조직 검사

ⅱ. 채취 및 절단

ⅲ. 마운팅

ⅳ. 연마

ⅴ. 정마

ⅵ. 에칭

ⅶ. 세척 및 건조

ⅷ. 조직 관찰

Ⅲ. 실험 방법

Ⅳ. 실험결과

Ⅴ. 고찰

본문내용

과잉증발을 방지할 수 있는 느슨한 뚜껑을 가진 용기에서 부식시켜야만 알코올 용액과 같이 휘발성이 강한 성분을 용매로 하는 부식액에서 그 농도를 일정하게 해 줄 수 있다. 초자 용기는 HF용액을 제외한 모든 부식액에 사용할 수 있으며, 불화수소산은 폴리에틸렌이나 그 밖의 적당한 재료로서 만들어진 용기를 이용해야 한다. 시편은 보통 집게나 그 밖의 편리한 취급 장비 시편을 부식시키는데 필요한 시간동안 신선한 부식액이 시편 표면에 충분히 접촉될 수 있도록 약간씩 저으면서 담궈 둔다. 부식 과정에서 시편은 외관 광택을 잃게 되며 그것은 에칭이 일어난다는 것을 암시한다. 실제로 시편의 부식 작업을 마쳤을 때의 희미한 정도를 보아 부식의 정도를 확인할 수가 있다.
애칭액의 농도를 계산할 때 증류수가 용매로 사용되며 용질이 액체인 경우는 그대로 양을 더하고, 분말인 경우에는 용질의 무게만큼 빼지 않고 용매 전체를 두고 계산한다.
애칭액을 제작할 때 특정한 경우를 제외하고 양이 많은 순으로 넣어주어야한다. 이는 화학 반응을 예방하기 위함이다.
ⅶ. 세척 및 건조
부식이 완전히 끝나면 에칭액을 물을 흘려서 시편을 씻고 알코올로 헹구어 준 다음 따뜻한 바람으로 건조 시킨다.
에칭 후 바로 해주는 것과 시편을 제대로 씻어 주는 것이 중요하며 이는 에칭액이 결정립계에 남아 지속적인 부식을 일으킬 수 있기 때문이다.
따뜻한 바람은 최대한 적게 사용하게 해주는 것이 좋다. 오래 쐬면 열에 의하여 변형이 올 수 있기 때문이다.
ⅷ. 조직 관찰
조직 검사는 현미경으로 조직을 관찰하여 얻게 되는 결과물로 판단하므로 현미경은 아주 중요하다. 현미경은 렌즈를 이용한 광학 기기로 아주 작거나 육안으로 보이지 않는 생물의 상을 확대시켜 관찰 할 수 있도록 설계되어 있다.
일반적인 현미경의 구조는 사진에서 보이는 것처럼 회전 대물부, 재물대 클립, 대물렌즈, 깔유리, 재물대, 집광기, 반사경, 받침대, 미세 조절 나사, 거친 조절 나사, 경통, 접안렌즈로 이루어져 있다.
현미경은 2개의 렌즈의 결합으로 구성되어 있으며, 대물렌즈는 초점거리가 극히 짧은 렌즈이며 물체가 확대된 실상을 만들고, 접안렌즈는 그것을 보는 확대경이다. 대물렌즈와 접안렌즈는 1개의 원통의 양단에 장치되며, 그 원통의 길이는 기계통 길이라고 불린다. 현미경의 배율은 대물렌즈의 배율과 접안렌즈의 배율을 곱하여 구하고 정할 수 있으며, 배율의 수치는 렌즈에 적혀 있다. 현미경은 확대율이 크기 때문에 상이 어두워져 조명장치가 필요하다. 생물 표본 등의 투과성이 있는 물체에 대해서는 재물대 밑에 집광렌즈를 두어 투과조명을 하게 마련이지만 쇠붙이 등의 불투명한 표본인 경우에는 대물렌즈를 집광렌즈에 대응하여 반사조명을 이용하게 된다.
또한, 현미경의 능력은 배율과 물체를 식별할 수 있는 최소의 간격인 분해능으로 결정 된다.
Ⅲ. 실험 방법
1. 채취 및 절단
마운팅 할 시편을 제작하기 위하여 준비된 시료를 톱과 같은 절삭 재료를 이용하여 절단한다.
2. 마운팅
시편과 최대한 비슷한 경도의 마운팅 재료를 선택하여 마운팅 해준다.
3. 연마
사포를 이용하여 #220부터 차례대로 교차 연마, 습식 연마를 이용하여 시편 표면의 평탄화와 변형층을 제거하여 준다.
4. 정마
기계의 면(가죽)에 Abrasive를 이용하여 시편의 면과 맞닿게 하여 기계를 회전시키며 미세 변형층과 미세 스크래치를 제거하여준다.
5. 에칭
정마가 끝난 시편을 에칭액에 담가준다.
6. 세척 및 건조
에칭이 끝난 시편을 알코올로 닦아준다. 닦아준 시편을 따뜻한 바람으로 말려 건조 시켜준다.
7. 조직 관찰
광학현미경을 이용하여 시편을 관찰하여 조직상을 관찰한다.
Ⅳ. 실험결과
순철x200 연강x400
회주철 (에칭 전)x100 회주철 (에칭 후)x100
구상흑연주철 (에칭 전)x100 구상흑연주철 (에칭 후)x100
SM45C x400 Al-8Si x100
Al-12Si x100 Al-16Si x100
Ⅴ. 고찰
이번 실험에서는 아쉽게도 코로나로 인한 비대면 수업으로 직접 실험을 하지 못했다. 하지만 과거의 조직관찰 실험 때의 경험으로 미세조직 관찰에 대한 실험의 과정을 알 수 있었다. 미세조직 관찰은 시료 채취 및 절단, 마운팅, 연마, 폴리싱, 에칭, 세척 및 건조, 조직 관찰 순으로 행해진다. 이 중 연마, 정마는 특히 중요한 공정이라 할 수 있다. 실제로 연마과정 중 90도로 돌려가며 연마하는 교차연마 부분에서 큰 어려움을 겪어 폴리싱을 오래하여도 시편에 스크래치가 없어지지 않았다. 또 폴리싱을 오래해 연마재가 박힌 시편의 조직을 관찰할 수 있었다. 결정립과 결정립계는 스크래치, 오염, 양각현상, 얼룩, 밀림 등의 부분들이 최대한 나타나지 않게 해주어야지 관찰할 수 있다. 결과를 보았을 때 이러한 부분이 없다면 실험이 성공적이라 할 수 있다.
실험 사진을 보면 에칭 전의 회주철 사진에서 형광등 불빛을 확인할 수 있다.
그리고 Al-16Si에서 구석에 연마재가 박혀 있다. 이는 폴리싱 과정에서 폴리싱을 너무 오래해서 발생한 결과물이다. 조직사진과 실험결과로 조금의 실수로 좋지 않은 결과물이 도출 될 수 있고, 임의로 시간과 같은 실험에 설정된 값을 변경 하였을 때 얻어지는 결과에 대하여 알 수 있었다.
조직사진들을 관찰하면서 Al-Si합금의 아공정, 공정, 과공정을 비교하며 보았는데, 이론자료에서는 뚜렷하게 볼 수 없었지만 이 조직사진들로 선명하게 볼 수 있어서 좋았다. 구상흑연주철 조직을 관찰하고 구상화율에 대해서도 관찰해보았는데 실제로 동그란 구형을 띄고 있고 구상화율에 따른 조직들도 보여서 신기했다.
결과 사진들을 보면 이론으로 배운 미세조직과 실험으로 얻어진 미세조직이 정확하게 일치한다. 그리고 에칭전과 에칭후의 회주철과 구상흑연주철의 조직사진을 비교해 보았는데 확연하게 에칭후가 더 뚜렷하고 조직을 관찰하기 좋다고 느껴졌다. 특히 결정립계가 부각 되면서 어떠한 조직을 갖게 되는지 확실하게 알 수 있었다. 때문에 에칭이 꼭 필요한 공정이라는 것을 알게 되었다.
직접 실험을 하지 못해 아쉽지만 영상을 통해 조직사진과 이론을 비교하여서 보니 이해하기 수월했다.

키워드

신소재,   신소재공학,   조직검사,   조직