Mg-Zn 합금 강화

목차

1. 개요

2. 실험 과정 (분말의 크기에 따른 강도실험)

3. 실험 결과

4. 상태도 분석

5. 강화과정
1) 1) 석출경화와 분산강화 (석출 -> 분산 -> 강화)
2) 결정입계에 의한 강화

<사진 1> XRD 분석 결과 ()

<사진 2> EDS 분석 결과

<사진 3> 분말 크기 비교(SEM)

<사진 4> 결정립 크기 비교 (SEM)

본문내용

y 지역 증가(D' 움직임 방해) => 강화
일반적으로 다결정 재료에 있어서 결정입계 그 자체는 고유의 강도를 갖고 있지 않으며, 결정입계에 의한 강화는 결정립 내의 슬립을 상호 간섭함에 의해 일어난다고 알려져 있다. 따라서 결정입계가 많아질수록 즉 결정의 입도가 작아질수록 재료의 강도는 증가한다.
Hall과 Petch는 인장항복응력과 결정립크기와의 사이에 다음과 같은 식이 성립함을 발견하였다.
σ0 = 인장항복응력
σI = 입내에서 전위의 이동을 방해하는 마찰응력
k' = 결정입계의 상대적인 강화기여도를 나타내는 상수
D = 결정립의 직경
이 식을 Hall-Petch식이라 하는데, 대부분의 결정질 재료의 항복강도는 결정립의 크기가 감소할수록 증가한다는 것을 나타내고 있다. 연성파괴가 일어날 때까지의 임의의 소성변형에서의 유동응력과 결정립의 크기 사이에도 Hall-Petch식이 성립하고, 취성파괴응력과 결정립의 크기 또 피로강도와 결정립의 크기에도 이러한 관계가 성립한다. 이와 같이 소성변형 저항성의 결정립크기 의존성에 대한 이론에는 2가지의 모델이 있다.
첫 번째 모델은 결정립계가 전위의 이동에 대한 장애물로 작용한다는 개념이다. 전위는 결정립계에 의하여 슬립면상에서 집적(pile-up)한다. 결정립계에 집적된 전위 중 선두에 있는 전위는 외부에서 가한 전당응력 뿐만 아니라 집적된 다른 전위와는 상호작용에 의한 힘도 받는다. 따라서 집적된 선두의 전위에 큰 응력의 집중이 생기고, 집적되는 전위의 수가 많아지면 선두에 있는 전위에 작용하는 응력은 결정의 이론전단응력에 접근할 수 있다. 이러한 높은 응력때문에 장애물의 반대쪽에서 항복이 시작되거나 장애물에서 균열이 생길 수 있다.
유동응력의 결정립크기 의존성에 대한 두 번째 모델은 입계에서의 전위의 집적이 필요 없다. 이 모델은 입계에서의 응력을 알 필요가 없고, 대산 전위밀도가 결정립과 유동응력에 미치는 영향에 초점을 두고 있다. 전위밀도의 항으로 나타낸 유동응력은 다음과 같이 쓸 수 있다.
σI = 입내에서 전위의 이동을 방해하는 마찰응력
α = 0.3∼0.6의 상수
ρ = 전위밀도
실험적 관찰에 의하면 전위밀도 ρ는 결정립의 크기 D에 반비례한다. 따라서 위식은 다음과 같이 고쳐 쓸 수 있다.
33
45~63
63~90
<사진 2> 분말 크기 비교(SEM)
분말 (a) SEM 사진
분말 (c) SEM 사진
<사진 3> 결정립 크기 비교 (SEM)

키워드

Mg,   Zn,   상태도,   강화,   분말,   XRD,   EDS,   Mg-Zn