금속분말의 입도 분석 및 밀도 분석

소개글

금속분말의 입도 분석 및 밀도 분석에 대한 보고서 자료입니다.

목차

서론
가.실험목적
나.관련이론
1.분말야금
2.비철금속의 특성
3.분말재료의 성질
4.분말의 형상
5.powder sampling
6.입도측정
7.입도, 입도 분포
8.밀도측정 및 주사전자현미경

본론
가.실험방법
나.실험결과

결론
가.실험에 따른 고찰
나.참고문헌

본문내용

분말의 사이의 기공이 많아 밀도가 큰 차를 보이게 되었다.
탭 밀도와 같은 경우는 1.37 or 1.39(g/㎤)의 밀도가 나왔다. 이론 밀도와의 차는 1.32 or 1.34 이며 상대 밀도는 약 50%정도를 나타내었는데, 여기서 확인 할 수 있는 건 Tapping으로 인해 분말과 분말 사이의 기공이 많이 줄어 밀도가 상승한 것을 확인 할 수 있게 되었다.
겉보기 밀도와 탭 밀도의 이론밀도와의 차가 큰 이유는 분말의 특성인 미세한 기공 혹은 균열의 양에 크게 의존하기 때문이며, 실험에서 얻은 밀도는 분말의 입자의 크기와 모양이 모두 제 각기 다르기 때문에 오차의 큰 원인으로는 기공과 입자크기, 모양 및 분말 시료와 mesh가 맞지 않는 것과 shaking 방법에 따른 오차가 있을 것이라고 생각한다.
입자 크기
첫 번째로 레이저 입도분석기를 활용한 Al(Aluminum)분말의 평균입경을 알아 볼 수 있게 된다. 그림 10에서 확인 할 수 있는데, 입도분석기로 모드경, 메디안경, 평균경 이 3가지를 알 수 있으며, 본 실험조에서는 입자의 평균크기를 알아보려는 실험이므로 평균 크기인 25.64(㎛)이라는 값을 얻을 수 있게 됐다. 그림 10에서 누적분율을 확인 할 수 있는데 누적분율은 입자경보다도 큰 또는 작은 입자의 수가 전입자 수에 대해 차지하는 비율을 나타내는 곡선이다.
두 번째로 체 분석(Sieve Analysis)이며, 각 구멍크기를 달리 하여 시료의 각 mesh마다의 걸러지는 입자의 입도분포 및 입자 크기를 확인하기 위한 실험 방법이며, 체 분석의 실험 조건은 mesh가 106㎛~38㎛인 체를 준비하는 것이며 5분간의 Shaking 이다.
다음 그림은 표 8의 shaking 후의 입자의 질량이며 두 부분을 확인 하였을 경우 본 5조가 아닌 3, 4조와 비교하였을 경우 두 구간의 값이 바뀐 모습을 확인 할 수가 있었다.
40㎛이상 분말 입자일 경우 sieve analysis 측정기를 사용 하며 측정방법에 따라 오차가 발생하게 된다. 40㎛이하의 입자일 경우는 현미경법을 사용하게 된다.
오차의 발생 원인으로는 짧은 Shaking 시간 및 Shaking의 운동 방향 및 시료를 체에 처음 두었을 때 분포를 전체로 시킨 것이 아닌 특정 부분에 많이 뭉쳐 있던 것도 그러한 오차를 두었다고 생각되어진다.
그림 14. 분체입자의 측정수와 오차
1) 측정입자의 불균일성 (Incertainty)
2) 습식 측정 (Wet Mode) : 초음파 분산장치에서의 에러
입도분포를 정밀도 높게 구하기 위해서는 측정에 필요한 입자수가 어느 정도 필요한가?(그림 12) 오차를 작게 하려면 분체입자의 측정수를 증가시킬 필요가 있고, 입도분포가 넓을수록 측정수가 큰 것을 알 수 있다.
그리고 체거름법을 이용하여 걸러진 분말을 주사전자현미경을 이용하여 확인 하였을 때 입도 분석기를 활용한 평균 입자크기와는 비교가 되는 정도의 큰 크기 입자를 확인 할 수 있었으며, 기계적인 측정인 경우가 큰 오차를 확인 할 수 있게 되었다. 이러한 이유는 여러 가지 이유가 작용하였던 요인 같다. 그러한 오차를 몇 가지 생각하였을 경우
다음과 같은 오차들을 생각해 볼 수가 있었다. 이번 실험을 통하여 분말의 각 다른 요인으로 인하여 밀도 및 입자의 크기가 달라지는 경우를 확인 할 수 있었다.
마지막으로 Al(Aluminum)분말의 mapping(면분석)으로 인한 스펙트럼을 확인 했을 때 3가지의 성분이 측정 되었는데, 그림 12에서 산소(O),탄소(C),알루미늄(Al)이다. 이때 산소는 시료의 측정을 하기 위해 준비 중에 산화가 되어서 측정 되었을거라 생각이 되어지며, 탄소와 같은 경우는 분말시료의 날림을 방지하기 위한 carbon 테이프를 사용하는데 이때의 carbon 테이프로 인해 검출이 되는 걸 확인 할 수 있다.
결과의 그림11처럼 1개의 큰 입자인지 아니면 2개의 입자가 합해진건 구분해야 할경우가 생기게 된다. 이러한 경우는 응집이 원인인데 입자들은 서로 달라붙으려고 하는 경향이 있고 특히 크기가 감소할수록 그 경향이 크다.
나.참고 문헌
1)재료공학실험, 이정일 저, 충주대학교, p148~158
2)소결의 이론 및 실제, 다성출판사, 박상엽, 백용균, p23~60
3)신편 분말야금, 김윤채, 태훈출판사, p5~47
4)소결, 강석중, 다성 출판사 p2~18
5)세라믹스의 소결, 이준근, 반도출판사, p112~138
6)http://www.wseas.us ⇒ e-library ⇒ 2010년 자료

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분말야금,   입도분포,   밀도분석,   분말,   알루미늄,   구리