세라믹 결정구조

소개글

세라믹 결정구조에 대한 보고서 자료입니다.

목차

1. 실험 목적

2. 이론적 배경

3. 실험 도구

4. 실험 방법

5. 실험 결과

6. 고찰 및 검토

7. 참고 및 문헌

본문내용

간의 변질을 일으켜 황녹색을 띠는 것을 옐로우 그라운드(Yellow ground)라 한다.이 킴벌라이트가 오랜 시간에 걸친 풍화 작용에 의해 파이프에서 씻겨져 내려가 하구나 해안으로 밀려와 쌓이게 되는데 이를 2차 광상, 즉 충적(퇴적)광상,해양 광상이라 한다. 일반적으로 파이프 광상에서는 큰 다이아몬드 원석이 산출되는 반면, 2차 광상에서는 크기는 작으나 질이 좋은 다이아몬드가 채굴되는 것이 특징이다.
[ 구조 그림 1. Diamond ]
(4) ZnS 구조
Zinc blende 이 단위 격자는 등축정계에 속한다. 대표인 베타-ZnS는 면심에 위치한 입방최밀충전의 배열을 하고 있고 4배위를 갖는다.
단위격자를 8개로 분할한 작은 입방체의 윗부분의 4rowd 대각위에 있는 작은 입방체의 각 중심에 있으며 또 밑부분의 4개의 작은 입방체에서는 윗부분과 교차한 대각위 에 있다.
따라서 각 원자는 4개으 원자로 둘러쌓여 있다. 즉 4배위이다.
이 구조에서 원자간 거리가 접근하고 있고 이온결합 보다도 공유결합의 성격을 심하게 띄고 있다.
<보충 설명>
작은 크기의 양이온을 포함한 AX Oxide나 Sulfide : ZnO, ZnS, BeO공유결합 AX 화합물 : SiC, BN, GaAs, III-V semiconductor(GaAs, CdS, GaP, InSb)
음이온이 형성하는 FCC구조의 tetrahedral site중 1/2을 양이온이 채움.Tetrahedral site는 simple cubic 배열을 가지는데, 양이온사이의 거리를 최대로 하기 위하여 대각선 방향으로 채우고 4면체는 꼭지점을 공유한다.
SiC에서 Si와 C사이의 공유결합은 4면체 방향성(tetragonal directionality)를 가지는 sp3 hybridized orbital이 중첩(overlap)되어 발생한다. Si와 C 모두 4배위를 하여야 하는데, Zinc Blende구조는 이를만족시킨다.Zinc Blende구조를 가지는 공유결합 화합물 AX는 diamond cubic 구조의 유도구조로 간주할 수 있다.
[ 구조 그림 2. ZnS ]
(5) Orthorhombic 구조
orthorhombic (직육면체 구조, 모서리의 길이가 모두 다르고 이루는 각은 90도)
Primitive, Face-centered, Body-centered , Face-centered in one set of faces
구조를 가짐.
①α 페라이트
α철에 탄소가 함유되어 있는 고용체를 α 페라이트 또는 단순히 페라이트라고 부르며, BCC 결정구조를 가지고 있다. 상태도에서 나타내듯이 α 페라이트의 최대탄소고용도는 723℃에서 0.02%이므로 페라이트에 고용할 수 있는 탄소량은 매우 적은 것을 알 수 있다. 또한 α 페라이트의 탄소고용도는 온도가 내려감에 따라서 감소하여 0℃에서 약 0.008%정도이다. 탄소원자는 철원자에 비해서 비교적 원자크기가 작으므로 철의 결정격자 내의 침입형자리(interstitial site)에 위치한다. 침입형자리는 4면체 틈자리(tetrahedral site)와 8면체 틈자리(octahedral site)의 두종류가 있는데, BCC인 α 페라이트에서는 4면체 틈자리인 일으키게 되지만, 그 변형정도는 α 페라이트보다는 작다. 이것이 오스테나이트의 탄소고용도가 α 페라이트보다 크게 되는 중요한 이유이기도 하다.
②오스테나이트
γ철에 탄소가 고용되어 있는 고용체를 오스테나이트(austenite)라고 하며, FCC 결정구조를 가지고 있다. 탄소고용도는 그림에서 볼 수 있듯이 1148℃에서 2.08%로 최대이며, 온도가 내려감에 따라서 감소하여 723℃에서 0.8%로 된다. 따라서 탄소고용도는 α 페라이트보다 매우 크다. 또한 α 페라이트에서와 마찬가지로 오스테나이트 중의 탄소는 침입형자리에 위치하는데, FCC의 8면체 틈자리인 및 의 크기가 8면체 틈자리인 보다 크고, 8면체틈자리에 들어갈 수 있는 구의 최대반경은 0.51Å이다. 그러므로 0.77Å의 반경을 갖는 탄소원자가 8면체틈 자리에 들어가면 α 페라이트에서와 마찬가지로 격자변형을 일으키게 되지만, 그 변형정도는 α 페라이트보다는 작다. 이것이 오스테나이트의 탄소고용도가 α 페라이트보다 크게 되는 중요한 이유이기도 하다.한편 이와 같이 오스테나이트와 α 페라이트의 탄소고용도가 차이나기 때문에 대부분의 강을 경화 열처리하는데 있어서의 중요한 근거가 되는 것이다.
③시멘타이트
철탄화물(Fe3C)인 시멘타이트는 고용체라기보다는 금속간화합물로서, 6.67%의 탄소를 함유하고 있다. 결정구조는 단위격자당 12개의 Fe원자와 4개의 C원자를 가지는 사방정(orthorhombic)이고, 매우 硬하고 취약한 성질을 가지고 있다.
[ 구조 그림 3.Orthorhombic]
(6)Rhombohedral
(각 모서리의 길이는 같으나 이루는 각은 90도가 아닌 경우)
Rhombohedral 구조만 가질수 있음.
[ 구조 그림 4. Rhombohedral ]
3. 실험 도구
2가지 색의 탁구공, 플라스틱 막대, 칼, 자, 강력 접착제
4. 실험 방법
5. 실험 결과
[ 사진 1. Diamond 구조 ]
[ 사진 2. ZnS 구조 ]
[ 사진 3. Orthorhombic 구조 ]
[ 사진 4. Rhombohedral 구조 ]
6. 고찰 및 검토
이번 실험에서는 Diamond, ZnS ,Orthorhombic, Rhombohedral를 만들어 보는 실험이였다.처음 만들때보다 더 쉽게 만들 수 있었고 여러 가지 구조들을 직접 만들어 보면서 격자구조를 이론적으로 알던것에 비하여 실험을 통해서 보다 정확하고,구조들의 특성을 이해 할 수 있었다.
7. 참고 및 문헌
1. 材料 科學 原論
Barrett Nix , Telelman 作
김하영, 서수정, 박환 옮김
知性 出版社
2. 工業 材料 原論(개정판)
Craig R, Barrett
William D, nix 原著
공학 박사 이 도 열 著
3. 재료 과학과 공학
박종완, 임대순, 김원중, 장태석 共著
Donald R, Askeland
Scitech , 희중당
http://www.infosteel.net/

키워드

결정구조,   세라믹,   Diamond,   ZnS,   Orthorhombic,   Rhombohedral