15. 1. ³Ã °£ °¡ °ø
15. 1. 1. ÀÀ·Â -º¯Çü °Åµ¿
±Ý¼Ó Àç·á´Â ¿ÏÀü ź¼ºÃ¼ÀÇ °í¹«¿Í ¿ÏÀü ¼Ò¼ºÃ¼ÀÇ Á¡Åä »çÀÌ¿¡ ÀÖ´Â º¯Çü¼ºÀ» °®°í ÀÖÀ¸¸ç, ÀÌ º¯Çü¼ºÀº Àç·áÀÇ Á¾·ù¿Í Àüó¸® °úÁ¤¿¡ µû¶ó ´Ù¸£°Ô ³ªÅ¸³´Ù. À̵é ź¼º º¯Çü°ú ¼Ò¼º º¯ÇüÀº ÀÎÀå ¶Ç´Â ±ÁÈû ½ÃÇè µîÀ» ÅëÇÏ¿© ¾òÀ» ¼ö ÀÖ´Ù. ÀÏ·Ê·Î Pb¸¦ ±ÁÈû ½ÃÇèÇÏ¸é °ÅÀÇ Åº¼º º¯ÇüÀ» ÀÏÀ¸Å°Áö ¾Ê°í ¼Ò¼º º¯ÇüµÇ¸ç, ¹Ý´ë·Î ½ºÇÁ¸µ°À̳ª °í°µµ Al ÆÇÀº ¼Ò¼º º¯ÇüµÇ±â±îÁö¿¡´Â »ó´çÇÑ Á¤µµÀÇ Åº¼º º¯ÇüÀ» ³ªÅ¸³½´Ù. ¶È°°Àº Al ÆÇÀÏÁö¶óµµ ¿¬ÇÑ »óÅÂ, ¿¹¸¦ µé¾î 400¡É¿¡¼ Ç®¸² ó¸®ÇÑ °æ¿ì¿¡´Â ź¼º °ªÀº ÈÙ¾À Àû¾îÁö¸ç ¿Ã³¸®Çϱâ ÀÌÀüº¸´Ù ÀÛÀº ÇÏÁß¿¡¼ ÀÌ¹Ì ¼Ò¼º º¯ÇüÀÌ ½ÃÀ۵ȴÙ. ÀÌ ¹Û¿¡µµ Àç·á´Â ¼Ò¼º º¯Çü°ú ź¼º º¯ÇüÀ» µ¿½Ã¿¡ ³ªÅ¸³»±âµµ ÇÑ´Ù.
±Ý¼ÓÀÇ Åº¼º º¯ÇüÀº ƯÈ÷ ±¸Á¶¹°¿¡¼ Áß¿äÇϸç, ¹Ý¸é¿¡ ¼Ò¼º º¯ÇüÀº ±Ý¼ÓÀ» °¡°øÇϴµ¥ ÀÖ¾î¼ Áß¿äÇÑ ¿ªÇÒÀ» ÇÑ´Ù. Áï, ±¸Á¶¹°À» ¼³°èÇÏ´Â ¼³°èÀÚ´Â ¿¹»óµÇ´Â ÃÖ´ë ÇÏÁß¿¡¼µµ ±¸Á¶¹°ÀÌ Åº¼º¿µ¿ª¿¡ ¸Ó¹«¸¦ ¼ö ÀÖµµ·Ï ¼³°èÇÏ¿©¾ß Çϸç, À̸¦ À§Çؼ´Â ¿©·¯ ÇÏÁß »óÅ (¿¹ ; ÀÎÀå, ¾ÐÃà, ±ÁÈû, ºñƲ¸²)¿¡¼ÀÇ Àç·á Ư¼º¿¡ ´ëÇÑ ÀÚ·á, Áï Àç·á ½ÃÇèÀÌ ¿ä±¸µÈ´Ù. Àç·á ½ÃÇè¿¡¼´Â ¿©·¯ ¼¼±âÀÇ ÇÏÁßÀ» ¿Âµµ¿¡ µû¶ó ÀÏÁ¤ÇÏ°Ô È¤Àº ºÒ±ÔÄ¢ÇÏ°Ô ÀÛ¿ë½ÃŲ´Ù.
ÀϹÝÀûÀ¸·Î ªÀº ½Ã°£ µ¿¾È ÀÛ¿ëÇÏ´Â ÇÏÁß ½ÃÇèÀ¸·Î´Â Àå½Ã°£ ÀÛ¿ëÇÏ´Â ÇÏÁß »óÅ¿¡¼ÀÇ Àç·á »óŸ¦ ÆľÇÇϱ⠾î·Á¿ì¹Ç·Î Àç·á ½ÃÇè¿¡¼´Â ÇÏÁß ÀÛ¿ë ½Ã°£¿¡ ´ëÇؼµµ Ç¥ÁØȵǾî ÀÖ´Ù. ±×·³¿¡µµ ºÒ±¸ÇÏ°í »ó¿Â¿¡¼ ´Ü½Ã°£¿¡ ÇàÇÏ´Â ÀÎÀå ½ÃÇèÀÌ ³Î¸® ÀÌ¿ëµÇ°í ÀÖ´Â ÇüÆíÀÌ´Ù. º» Àý¿¡¼ ³ªÅ¸³½ ±Ý¼ÓÀÇ ¼Ò¼º º¯Çü °Åµ¿Àº ÁÖ·Î ÀÎÀå °Åµ¿ÀÇ °üÁ¡¿¡¼ °íÂûÇÏ°íÀÚ ÇÑ´Ù. ±×¸®°í ÀÎÀå ½ÃÇè¿¡¼ ¾òÀ» ¼ö ÀÖ´Â ¸î °¡Áö ±â°èÀû ¼ºÁú¿¡ ´ëÇÑ ¿ë¾îµµ º» Àý¿¡¼ ³ªÅ¸³»¾ú´Ù.
±×¸² 15-2. ÀÎÀå½ÃÇèÀº À̵¿ÇÏ´Â crosshead¿¡ ÀÇÇؼÀϹæÇâ ÇÏÁßÀÌ ½ÃÆí¿¡ °¡ÇØÁø´Ù.
ÀÎÀå ½ÃÇèÀº Á¤ÀûÀÎ ÇÏÁß ¶Ç´Â ¼¼È÷ °¡ÇØÁö´Â ÇÏÁß¿¡ ´ëÇÑ Àç·áÀÇ ÀúÇ×À» ÃøÁ¤ÇÏ´Â ½ÃÇèÀÌ´Ù. °³·«ÀûÀÎ ÀÎÀå ½ÃÇè ÀåÄ¡¸¦ ±×¸² 15-2¿¡ ³ªÅ¸³Â´Ù. ÀüÇüÀûÀÎ ½ÃÇèÆí Ä¡¼ö´Â Á÷°æ 0.505in, Ç¥Á¡°Å¸® 2in ÀÌ´Ù. ½ÃÇèÆíÀ» ±×¸²°ú °°ÀÌ ½ÃÇè ÀåÄ¡¿¡ ºÎÂøÇÏ°í ÇÏÁß(ùÃñì,load)À̶ó°í ºÎ¸£´Â Èû P¸¦ °¡ÇØ ÁÖ¸é ½ÃÇèÆíÀÌ ¿¬½ÅµÇ±â ½ÃÀÛÇÑ´Ù. ¿©±â¼ ÇÏÁßÀ» ½ÃÇèÆíÀÇ Ãʱ⠴ܸéÀûÀ¸·Î ³ª´©¾úÀ» ¶§ÀÇ ÀÀ·ÂÀ» °øĪ ÀÀ·Â(engineering stress)À̶ó°í ºÎ¸¥´Ù. ±×¸®°í °øĪ º¯Çü(engineering strain)Àº ½ÃÇèÆíÀÇ ±æÀÌ º¯È·®À» Ãʱ⠽ÃÇèÆíÀÇ ±æÀÌ·Î ³ª´« °ªÀ¸·Î Á¤ÀǵȴÙ. Áï ,
|
...................(15.1)
|
|
...................(15.2)
|
¿©±â¼ A 0 ´Â ½ÃÇèÆíÀÇ Ãʱ⠴ܸéÀû, l 0 ´Â Ãʱâ Ç¥Á¡°Å¸®, ±×¸®°í l Àº ½ÃÇèÈÄ ´Ã¾î³ Ç¥Á¡°Å¸®ÀÌ´Ù. Ç¥ 15-1Àº AlÇÕ±Ý ºÀ»ó ½ÃÇèÆíÀÇ ÀÎÀå ½ÃÇè °á°ú¸¦ ³ªÅ¸³½ °ÍÀ¸·Î¼ Ç¥ 15-1¿¡ ±â·ÏµÈ ÀÀ·Â°ú º¯ÇüÀº °øĪ ÀÀ·Â°ú °øĪ º¯ÇüÀÌ´Ù.
Ç¥ 15-1. Á÷°æ 0.505in Al ÇÕ±Ý ºÀ»ó ½ÃÇèÆíÀÇ ÀÎÀå ½ÃÇè °á°ú
ÇÏÁß (lb)
|
ÀÀ·Â (psi)
|
Ç¥Á¡°Å¸® (in)
|
º¯Çü (in/in)
|
0
|
0
|
2,000
|
0
|
1,000
|
5,000
|
2,001
|
0.0005
|
3,000
|
15,000
|
2,003
|
0.0015
|
5,000
|
25,000
|
2,005
|
0.0023
|
7,000
|
35,000
|
2,007
|
0.0035
|
7,500
|
37,500
|
2,030
|
0.0150
|
7,900
|
39,500
|
2,080
|
0.0400
|
8,000
|
40,000
|
2,120
|
0.0600
|
8,000(ÃÖ´ë)
|
40,000
|
2,160
|
0.0800
|
7,600(Æı«)
|
38,000
|
2,205
|
0.1025
|
±×¸² 15-3. Ç¥ 15-1¿¡ ³ªÅ¸³½ AlÇձݿ¡ ´ëÇÑ ÀÀ·Â-º¯Çü °î¼±
ÇÑÆí, ±×¸² 15-3Àº Ç¥ 15-1ÀÇ ÀÎÀå ½ÃÇè °á°ú¸¦ µµ½ÃÇÑ ÀÀ·Â-º¯Çü °î¼±À» ³ªÅ¸³½ °ÍÀ¸·Î¼, °¢ ´Ü°è¿¡ µû¸¥ ¿øÀÚ ¹è¿ÀÇ º¯È »óŸ¦ Àß ³ªÅ¸³» ÁÖ°í ÀÖ´Ù. Ç¥ 15-1·ÎºÎÅÍ ¾Ë ¼ö ÀÖµíÀÌ ½ÃÇèÆíÀÇ Ãʱ⠴ܸéÀûÀº ÀÏÁ¤Çϱ⠶§¹®¿¡ °øĪ ÀÀ·ÂÀº ÇÏÁß¿¡ ºñ·ÊÇÏ¿© º¯ÈµÈ´Ù.
¶ÇÇÑ ±×¸²¿¡¼µµ È®ÀÎÇÒ ¼ö ÀÖ´Â ¹Ù¿Í °°ÀÌ °øĪ ÀÀ·Â-°øĪ º¯Çü °î¼±Àº ÃÖ´ëÁ¡À» Áö³ ÈÄ Æı«¿¡ À̸£´Âµ¥, ÀÌ ÃÖ´ëÁ¡ÀÌ ¹Ù·Î ÃÖ´ë ÀÎÀå °µµ(ultimate tensile strength), ¶Ç´Â ´Ü¼øÈ÷ ÀÎÀå °µµ(tensile strength)ÀÇ Á¤ÀÇ°¡ µÇ´Â °ÍÀÌ´Ù. ±×·¯³ª ½ÇÁ¦·Î ÀÎÀå ½ÃÇè µµÁßÀÇ ½ÃÇèÆí ´Ü¸éÀûÀº Á¡Â÷ °¨¼ÒÇÑ´Ù. µû¶ó¼ ÀÀ·ÂÀ» °è»êÇÒ ¶§ Ãʱ⠴ܸéÀû A0º¸´Ù´Â ½ÇÁ¦ÀÇ ´Ü¸éÀû A¸¦ ä¿ëÇÏ´Â °ÍÀÌ ´õ¿í ÇÕ´çÇϸ®¶ó »ý°¢µÈ´Ù.
ÀÌ°ÍÀÌ ÁøÀÀ·Â(true stress)ÀÇ Á¤ÀÇ°¡ µÇ´Â °ÍÀÌ°í, ÀÌ ÁøÀÀ·ÂÀº Áøº¯Çü¿¡ ´ëÇؼ¸¸ µµ½ÃÇÏ´Â °ÍÀÌ º¸ÅëÀÌ´Ù. ÁøÀÀ·Â°ú Áøº¯ÇüÀº ´ÙÀ½ÀÇ ½ÄÀ¸·Î ³ªÅ¸³»Áø´Ù.
|
|
...................(15.3)
|
|
...................(15.5)
|
¿©±â¼ A´Â ÀÎÀå ½ÃÇè µµÁßÀÇ ½ÇÁ¦ ´Ü¸éÀûÀÌ, ,´Â neckingÀÌ ÀÏ¾î³ ÈÄ¿¡¸¸ »ç¿ëÇÒ ¼ö ÀÖ´Ù.
±×¸² 15-4. ÁøÀÀ·Â-Áøº¯Çü °î¼±°ú °øĪ ÀÀ·Â-°øĪ º¯Çü °î¼±ÀÇ ºñ±³
±×¸² 15-4´Â °øĪ ÀÀ·Â-°øĪ º¯Çü °î¼±°ú ÁøÀÀ·Â-Áøº¯Çü °î¼±À» ºñ±³ÇÏ¿© ³ªÅ¸³½ °ÍÀ¸·Î¼, ÁøÀÀ·Â-Áøº¯Çü °î¼±¿¡¼´Â ÃÖ´ëÁ¡ÀÌ ³ªÅ¸³ªÁö ¾Ê´Â´Ù.
15. 1. 2. ÀÎÀå ¼ºÁú
°¡. Ç׺¹Á¡(yield point)
Ç׺¹Á¡¿¡´Â »óºÎÇ׺¹Á¡°ú ÇϺÎÇ׺¹Á¡ÀÇ 2°¡Áö°¡ ÀÖ´Ù. ÀÌ°ÍÀº ÁÖ·Î Àúź¼Ò°¿¡¼ º¼ ¼ö ÀÖ´Â Çö»óÀ¸·Î¼, ±×¸²¿¡ Àß ³ªÅ¸³ª ÀÖ´Ù. ÀϹÝÀûÀ¸·Î Ç׺¹Á¡À̶ó ÇÔÀº ÇϺΠÇ׺¹Á¡À» ÀǹÌÇÏ´Â °ÍÀÌ´Ù.
±×¸² 15-5 (a) ȸÁÖöÀÇ 0.2% offset Ç׺¹°µµ, (b) Àúź¼Ò°ÀÇ »óºÎ ¹× ÇϺΠÇ׺¹Á¡
³ª. Ç׺¹ °µµ(yield strength) Ç׺¹ °µµ¶õ ¼Ò¼º º¯Çü, Áï ½½¸³(slip)ÀÌ ÀϾ±â ½ÃÀÛÇÏ´Â ÀÀ·ÂÀ» ¸»ÇÑ´Ù. µû¶ó¼, Ç׺¹ °µµ´Â ±× Àç·áÀÇ Åº¼º º¯Çü°ú ¼Ò¼º º¯ÇüÀ» ±¸ºÐÇÏ´Â ÀÀ·ÂÀ¸·Î °£ÁֵȴÙ.
ÇÑÆí, ¿©·¯ °¡Áö Àç·áµéÀº ±×µé ³ª¸§´ë·ÎÀÇ ÀÀ·Â-º¯Çü °î¼±ÀÇ ÇüŸ¦ °¡Áö°í ÀÖ´Ù. Áï, À§±×¸²¿¡ ³ªÅ¸³½ ¹Ù¿Í °°ÀÌ Àúź¼Ò°¿¡¼´Â Ç׺¹Á¡ÀÌ ¶Ñ·ÇÀÌ ³ªÅ¸³ªÁö¸¸ ´ëºÎºÐÀÇ ±Ý¼Ó Àç·áÀÇ ÀÀ·Â-º¯Çü °Åµ¿Àº ±×¸² 15-5ÀÇ (a)¿¡ ³ªÅ¸³½ ¹Ù¿Í °°Àº ¸ð¾çÀÇ ÀÀ·Â-º¯Çü °î¼±À» ³ªÅ¸³½´Ù. Áï, Ç׺¹Á¡ÀÌ ¶Ñ·ÇÀÌ ³ªÅ¸³ªÁö ¾Ê±â ¶§¹®¿¡ Ç׺¹Á¡À» °áÁ¤Çϱ⠾î·Æ´Ù.
ÀÌ¿Í °°ÀÌ Ç׺¹Á¡ÀÌ ¸í·áÇÏÁö ¾ÊÀº Àç·á¿¡¼ Ç׺¹Á¡ÀÇ ´ë¿ëÀ¸·Î »ç¿ëµÇ´Â °ªÀÌ Ç׺¹°µ¿ÀÌ´Ù. Ç׺¹ °µµ¸¦ °áÁ¤ÇÏ´Â ¹æ¹ýÀº ±×¸² 15-5ÀÇ (a)¿¡¼ º¼ ¼ö ÀÖµíÀÌ 0.2 % º¯Çü¿¡¼ °î¼±ÀÇ Åº¼º ¿µ¿ªÀÇ ±â¿ï±â¿¡ ÆòÇàÇÏ°Ô Á÷¼±À» ±×¸± ¶§ °î¼±°ú ¸¸³ Á¡ÀÌ Ç׺¹ °µµÀÌ´Ù. ÀÌ°ÍÀ» 0.2% offset Ç׺¹ °µµ¶ó°í ÇÏ°í, ¥ò 0.2 ·Î Ç¥½ÃÇÑ´Ù.
ÀÌ·¸°Ô °áÁ¤ÇÒ ¼ö ÀÖ´Â ±Ù°Å´Â ºñ·Ï 0.2% Á¤µµÀÇ ¿µ±¸ º¯ÇüÀÌ ÀϾ´Ù ÇÒÁö¶ó°í ±× º¯Çü·®Àº ½ÇÁ¦·Î ¹Ì¹ÌÇÑ °ÍÀ̱⠶§¹®¿¡ »ç¿ëµÇ´Â ºÎÇ° ¶Ç´Â ±¸Á¶ÀçÀÇ ¼º´ÉÀ» ÇØÄ¥ Á¤µµ´Â ¾Æ´Ï¶ó´Â »ç½Ç¿¡ ÀÔ°¢ÇÑ °ÍÀÌ´Ù.
´Ù. ÀÎÀå °µµ(tensile strength)
ÀÎÀå °µµ¶õ ÀÎÀå ÇÏÁßÀ» ´Ü¸éÀûÀ¸·Î ³ª´« °ªÀ¸·Î, ÀϹÝÀûÀ¸·Î ÀÎÀå °µµ¶õ ±×¸² 15-3 ¿¡¼ º¸´Â ¹Ù¿Í °°ÀÌ ÃÖ´ë ÀÎÀå °µµ(ultimate tensile strength:UTS)¸¦ ÀǹÌÇÏ°í ÀÖ´Ù. ÀϹÝÀûÀ¸·Î ´ëºÎºÐÀÇ ¿¬¼º Àç·á¿¡¼´Â º¯ÇüÀÌ ±ÕÀÏÇÏ°Ô ÀϾÁö ¾Ê°í ¾î´À ºÎÀ§¿¡¼ ±¹ºÎÀûÀ¸·Î ½ÃÀ۵Ǵ °æ¿ì°¡ ¸¹´Ù.
ÀÌ·¯ÇÑ Çö»óÀ» ±×¸² 15-6¿¡¼ ³ªÅ¸³½ ¹Ù¿Í °°ÀÌ ³×Å·(necking)À̶ó ºÎ¸£¸ç, ÀÌ ½ÃÁ¡¿¡¼ ´Ü¸éÀûÀÌ °¨¼ÒÇϱ⠶§¹®¿¡ º¯ÇüÀ» °è¼Ó ÀϾ°Ô Çϱâ À§ÇÑ ÀÀ·Âµµ ÀÛ¾ÆÁø´Ù.
°á±¹ ¿¬¼º Àç·á¿¡¼ ÀÎÀå °µµ¶õ ³×Å·ÀÌ ½ÃÀ۵Ǵ ÀÀ·ÂÀ» ÀǹÌÇÑ´Ù.
|
|
¶ó. Ç׺¹ºñ(yield ratio) Ç׺¹Á¡À» ÀÎÀå °µµ·Î ³ª´« °ªÀ» ¸»ÇÑ´Ù.
¸¶. ź¼º °è¼ö(modulus of elasticity or Young`s modulus) ź¼º °è¼ö¶õ ÀÀ·Â-º¯Çü °î¼±¿¡¼ ź¼º ¿µ¿ªÀÇ ±â¿ï±â¸¦ ¸»ÇÑ´Ù.
|
................. (15.5) |
ź¼º °è¼ö´Â ±× Àç·áÀÇ ¿øÀÚ °áÇշ¿¡ ¹ÐÁ¢ÇÏ°Ô °ü·ÃµÈ´Ù. µû¶ó¼ ¿ëÀ¶Á¡ÀÌ ³ôÀº ±Ý¼ÓÀϼö·Ï ÀϹÝÀûÀ¸·Î ź¼º °è¼ö°¡ Å©´Ù. ¶ÇÇÑ Åº¼º °è¼ö¶õ Àç·áÀÇ °¼º(˧àõ, stiffness)À» ³ªÅ¸³»´Â ôµµÀÌ´Ù.
¹Ù. ¿¬¼º(ductility) ¿¬¼ºÀ̶õ Àç·á°¡ Æı«µÇÁö ¾Ê°í °ßµô ¼ö ÀÖ´Â º¯Çü·®À» ¸»ÇÑ´Ù. ¿¬¼ºÀ» ³ªÅ¸³»´Â ôµµ¿¡´Â ´ÙÀ½°ú °°ÀÌ 2°¡Áö°¡ ÀÖ´Ù.
1) ¿¬½ÅÀ²(elongation) : ½ÃÆíÀÌ Æı«µÉ ¶§±îÁöÀÇ ÃÑ º¯ÇüÀ» ¸»ÇÑ´Ù. Áï,
|
................. (15.6) |
¿©±â¼ L f ´Â ÆĴܽÃÀÇ Ç¥Á¡ °Å¸®¸¦ ÀǹÌÇÑ´Ù.
2) ´Ü¸é ¼öÃàÀ²(reduction of area) : ÀÎÀå ½ÃÇè ÈÄ¿Í ÀÎÀå ½ÃÇè ÀüÀÇ ´Ü¸éÀû º¯È·®À» Ãʱ⠴ܸéÀûÀ¸·Î ³ª´« °ªÀÌ´Ù. Áï,
|
................. (15.7) |
¿©±â¼ A f ´Â ÆĴܽÃÀÇ ½ÃÆí ´Ü¸éÀûÀ» ³ªÅ¸³»´Â °ÍÀÌ´Ù.
15. 1. 3. ½½¸³°è
ź¼º º¯Çü¿¡¼´Â ¿øÀÚ°¡ ¿ø·¡ÀÇ À§Ä¡¸¦ ªÀº °Å¸®¸¸Å ¶°³ª ÀÖ´Ù°¡ ÇÏÁßÀÌ Á¦°ÅµÇ¸é¼ ´Ù½Ã Á¦ÀÚ¸®·Î µ¹¾Æ¿À´Â ¹Ý¸é¿¡, ¼Ò¼º º¯Çü¿¡¼´Â ¿øÀÚ°¡ »ó´çÇÑ °Å¸®¸¦ ¿Å°Ü°¡¹Ç·Î ÇÏÁßÀ» Á¦°ÅÇÑ ÈÄ¿¡µµ ¿ø·¡ÀÇ »óűîÁö µ¹¾Æ¿ÀÁö ¸øÇÏ´Â »óÅ·ΠµÇ´Âµ¥, À̸¦ ½½¸³(slip)À̶ó ÇÑ´Ù. ½½¸³°ú ¼Ò¼º º¯Çü°úÀÇ °ü°è¸¦ ½±°Ô ¼³¸íÇϱâ À§ÇÑ °£´ÜÇÑ ¹æ¹ýÀ¸·Î ´Ü°áÁ¤(single crystal)±Ý¼Ó¿¡ ´ëÇÏ¿© Á¶»çÇØ º¸°íÀÚ ÇÑ´Ù.
´ëºÎºÐÀÇ ±Ý¼ÓÀº ÀûÀýÇÑ ¹æ¹ýÀ» ÀÌ¿ëÇÏ¿© ±Ý¼Ó ¿ë¾×À¸·ÎºÎÅÍ °áÁ¤¸³°è°¡ ¾ø´Â ¼ö(â¦)§¯ Å©±âÀÇ ´Ü°áÁ¤À» ¸¸µé ¼ö ÀÖ´Ù. ÀüÇô °¡°øµÇÁö ¾ÊÀº Al ´Ü°áÁ¤Àº ¸¶Ä¡ ¹Ð°¡·ç ¹ÝÁ×ó·³ ¿¬Çؼ ½±°Ô º¯Çü½Ãų ¼ö ÀÖÀ¸³ª, ÀÌ·¸°Ô º¯ÇüµÈ ´Ü°áÁ¤À» ´Ù½Ã ¿ø·¡ »óÅ´ë·Î Æì±â À§Çؼ´Â ¸¹Àº ÈûÀÌ ¿ä±¸µÈ´Ù. Áï, °¡°ø¿¡ ÀÇÇؼ °áÁ¤Àº ¼Ò¼º º¯ÇüµÇ¾î °æȵǾú±â ¶§¹®ÀÌ´Ù.
±Ý¼ÓÀÇ ¼Ò¼º º¯ÇüÀ» ÈçÈ÷ ¹Ð°¡·ç ¹ÝÁ×ÇÏ´Â °Í°ú ÀÚÁÖ ºñ±³ÇÏÁö¸¸ ÀÌ´Â ÀûÀýÇÏÁö ¾Ê´Ù.
¹Ð°¡·ç´Â ¹ÝÁ׽ÿ¡ °³°³ÀÇ ¾Ë°»ÀÌ°¡ ÀÚÀ¯·Ó°Ô ¼·Î ¼¯¿© Áö³ªÄ¡Áö¸¸, ±Ý¼ÓÀÇ °æ¿ì ÀÌ·¯ÇÑ Çö»óÀº ¿ëÀ¶ »óÅ¿¡¼¸¸ °¡´ÉÇÏ°í °íü ±Ý¼Ó, Áï °áÁ¤¿¡¼´Â ¼Ò¼öÀÇ ½½¸³¸éÀ» µû¶ó ¿òÁ÷À̱⠶§¹®ÀÌ´Ù.
´Ü°áÁ¤À» º¯Çü½ÃÅ°¸é ±×¸² 15-7¿¡¼ ³ªÅ¸³½ ¹Ù¿Í °°ÀÌ Ç¥¸éºÎ¿¡ À°¾ÈÀ¸·Îµµ °üÂûÇÒ ¼ö ÀÖ´Â °è´Ü ¸ð¾çÀÇ ´ÜÀÌ Çü¼ºµÈ´Ù. ÀÌ´Â °ð ¼Ò¼º º¯Çü½Ã °áÁ¤µéÀº ½½¸³¸éÀ» µû¶ó À̵¿ÇÏ´Â °ÍÀ» ÀǹÌÇÏ´Â °ÍÀ¸·Î Á¶´ëÇÑ °áÁ¤¸³À» °®´Â Á¶Á÷¿¡¼µµ ´Ü°áÁ¤°ú °°ÀÌ ½½¸³¼±À» ½±°Ô °üÂûÇÒ ¼ö ÀÖ´Ù. ½½¸³¸é ¶Ç´Â ½½¸³ °è´ÜÀÇ ÇüÅ·Π³ªÅ¸³ª´Â Á¶Á÷ÀÇ À̵¿Àº ¿øÀÚ°£ÀÇ °áÇÕÀ» ºÐ¸®Çϴµ¥¿¡ ÇÊ¿äÇÑ ÈûÀÌ ¿øÀڸ鿡 º¯ÇüÀ» ÀÏÀ¸Å°´Â µ¥¿¡ ÇÊ¿äÇÑ Èûº¸´Ù ÈÙ¾À Å©¹Ç·Î °áÁ¤ÀÌ ÆÄ´ÜÇϱâ Àü¿¡ ¿øÀÚ¸éÀ» µû¶ó ¹Ì²ô·¯Áö±â ¶§¹®ÀÌ´Ù. ÀÌ·¯ÇÑ ¹Ì²ô·¯ÁüÀ» ½½¸³(slip),½½¸³ÀÌ ÀϾ´Â ¿øÀÚ¸éÀ» ½½¸³¸é(slip plane), ±× ¹æÇâÀ» ½½¸³ ¹æÇâ(slip direction), ½½¸³¸é°ú ½½¸³ ¹æÇâÀÇ Á¶ÇÕÀ» ½½¸³°è(slip system)¶ó ÇÑ´Ù. ´õ¿í ÀÚ¼¼ÇÑ °ÍÀº ÈÄ¿¡ ¾ð±ÞÇÒ ¡°ÀüÀ§¡± Ç׿¡¼ ¼³¸íÇÏ°Ú´Ù. °áÁ¤ °ÝÀÚ Áß¿¡´Â ¿©·¯ °¡ÁöÀÇ ¿øÀÚ¸éÀÌ Á¸ÀçÇϳª, ±× Áß¿¡¼ ¾î´À ¿øÀڸ鿡¼ ¾î´À ¹æÇâÀ¸·Î ½½¸³À» ÀÏÀ¸Å°´Â°¡ ÇÏ´Â °ÍÀÌ Áß¿äÇÑ ¹®Á¦ÀÌ´Ù. °áÁ¤ °ÝÀÚ Áß¿¡¼ ¿øÀÚ ¹Ðµµ°¡ ÃÖ´ëÀÎ ¸éÀϼö·Ï ¸é°£ °Å¸®´Â Ä¿Áö°í, ÀÌ·¯ÇÑ ¿øÀÚ¸é »çÀÌ¿¡¼ »ó´ëÀûÀÎ º¯ÇüÀÌ ÀϾ±â ½¬¿öÁø´Ù.
±×¸² 15-7. ´Ü°áÁ¤ÀÇ ¼Ò¼ºº¯Çü °úÁ¤ (a) º¯Çü¾ÈµÈ»óÅ (b) º¯ÇüµÈ »óÅ (c) Zn ´Ü°áÁ¤ÀÇ º¯ÇüµÈ »çÁø
¶Ç, ¿øÀÚ°£ °Å¸®°¡ ÀÛÀº ¹æÇâ¿¡¼´Â ¿øÀÚ »óÈ£°£ÀÇ °áÇÕÀÌ °ÇϹǷΠ¶³¾îÁö±â ¾î·Æ´Ù°í »ý°¢ÇÏ¸é ½½¸³Àº ¿øÀÚ ¹Ðµµ°¡ ÃÖ´ëÀÎ ¸é¿¡¼ ¿øÀÚ ¹Ðµµ°¡ ÃÖ´ëÀÎ ¹æÇâÀ¸·Î ÀϾ°í(on the most densely packed planes and in the most densely packed directions), ±× Á¶ÇÕÀº ´ÙÀ½°ú °°ÀÌ µÈ´Ù.
Ç¥ 15-2. ½½¸³¸é, ½½¸³¹æÇâ Á¶ÇÕ
|
½½¸³¸é
|
½½¸³ ¹æÇâ
|
ü½É ÀÔ¹æÁ¤(BCC)
|
(110)
|
[111]
|
¸é½É ¹æÁ¤(FCC)
|
(111)
|
[110]
|
Á¶¹Ð À°¹æÁ¤(HCP)
|
(0001)
|
[2110]
|
ÇÑÆí, ±×¸² 15-8Àº HCP, FCC ¹× BCC °áÁ¤ÀÇ ½½¸³¸é, ½½¸³ ¹æÇ⠱׸®°í ½½¸³°è¸¦ µµ½ÃÇÏ¿© ³ªÅ¸³½ °ÍÀÌ´Ù.
±×¸² 15-8. HCP, FCC, BCC ±¸Á¶ÀÇ ½½¸³¸é, ½½¸³¹æÇâ ¹× ½½¸³°è
15. 1. 4. ½½¸³ ±â±¸
±×¸² 15-9´Â ½½¸³ ±â±¸¸¦ °£´ÜÈ ½ÃÄѼ ³ªÅ¸³½ °ÍÀÌ´Ù. ÀÌ·¯ÇÑ ±â±¸¿¡ ±âÃÊÇÏ¿© ±Ý¼ÓÀÇ °µµ¸¦ °è»êÇÏ¸é ´ë·« G/6ÀÇ °ªÀ» °®´Â´Ù. ±×·¯³ª ½ÇÁ¦ ±Ý¼ÓµéÀÇ °µµ´Â ÀÌ °ªº¸´Ù ÈÙ¾À ÀÛÀº °ªÀ» ³ªÅ¸³»¹Ç·Î ±×¸² 15-9¿¡ ³ªÅ¸³½ ±â±¸¸¸À¸·Î´Â ºÒÃæºÐÇÏ°í ¶Ç ´Ù¸¥ ±â±¸¿¡ ÀÇÇؼ ½½¸³ÀÌ ÀϾ¾ß¸¸ ÇÑ´Ù. ½ÇÁ¦·Î ºÎ°¡ÀûÀÎ ½½¸³ ±â±¸¿¡´Â ÀüÀ§ À̵¿À» Æ÷ÇÔÇÑ´Ù.
±×¸² 15-10Àº ÀüÀ§ À̵¿¿¡ ÀÇÇÑ ½½¸³ ±â±¸¸¦ ³ªÅ¸³½ °ÍÀÌ´Ù. ÀÌ ±â±¸¿¡ ÀÇÇϸé Çѹø¿¡ ´ÜÁö ¸î °³ÀÇ ¿øÀÚ¸¸ÀÌ ³·Àº ¿¡³ÊÁöÀÇ À§Ä¡·Î À̵¿ÇÏ¸é µÇ¹Ç·Î, ±×¸² 15-9¿¡¼Ã³·³ µ¿½Ã¿¡ ¸ðµç ¿øÀÚ°¡ À̵¿Çؾ߸¸ ÇÏ´Â °æ¿ì¿¡ ºñÇؼ ½½¸³À» ÀÏÀ¸Å°´Â µ¥¿¡ ÈξÀ ÀÛÀº ÀÀ·ÂÀÌ ÇÊ¿äÇÏ°Ô µÈ´Ù.
±×¸² 15-9. °¡Á¤µÈ ½½¸³±â±¸, ½ÇÁ¦·Î ±Ý¼ÓÀº ÀÌ ±â±¸°¡ ³ªÅ¸³»´Â Àü´ÜÀÀ·Âº¸´Ù ´õ ÀÛÀº ÀÀ·ÂÀ¸·Î º¯ÇüµÈ´Ù.
±×¸² 15-10. ÀüÀ§¿¡ ÀÇÇÑ ½½¸³. ÀÌ ¸ðµ¨¿¡¼´Â Çѹø¿¡ ¸î °³ÀÇ ¿øÀÚ¸¸ÀÌ À̵¿ÇÏ¸é µÇ¹Ç·Î, ±×¸² 15-9¿¡¼ ³ªÅ¸³½ ±â±¸º¸´Ù´Â ³·Àº ÀÀ·ÂÀ¸·Î ½½¸³À» ÀÏÀ¸Å³ ¼ö ÀÖ´Ù.
15. 1. 5. ´Ü°áÁ¤ÀÇ º¯Çü
|
´Ü°áÁ¤ÀÇ º¯ÇüÀ̶õ ƯÁ¤ÇÑ ¿øÀÚ¸é »ó¿¡¼ ƯÁ¤ÇÑ ¹æÇâÀ¸·Î ÀÛ¿ëÇÏ¿© ½½¸³ÀÌ ÀϾ´Â °ÍÀ̹ǷÎ,°¡ÇØÁö´Â ¿Ü·ÂÀ» ÀÌ ¹æÇâÀÇ ºÐ·ÂÀ¸·Î ºÐÇØÇÏ¿© »ý°¢ÇÏÁö ¾ÊÀ¸¸é ¾ÈµÈ´Ù. Áö±Ý ±×¸² 15-11°ú °°Àº ¿øÁÖ»óÀÇ ´Ü°áÁ¤¿¡ ÀÎÀå·ÂÀÌ °¡ÇÏ¿©Áö´Â °æ¿ì¸¦ »ý°¢ÇØ º¸ÀÚ.
´Ü°áÁ¤ÀÇ ³»ºÎ¿¡ ÀÖ´Â ÇϳªÀÇ ½½¸³¸éÀÌ PÀÌ°í ±× ³»¸é¿¡ ÀÖ´Â ½½¸³ ¹æÇâÀ» S¶ó ÇÑ´Ù. ¿Ü·ÂÀÇ Å©±â¸¦ F, ½½¸³¸éÀÇ ¹ý¼±°ú ÀÎÀåÃàÀÌ ÀÌ·ç´Â °¢À» ¥õ, ½½¸³ ¹æÇâ°ú ÀÎÀåÃàÀÌ ÀÌ·ç´Â °¢À» ¥ë ÇÏ ÇÏ¸é ½½¸³ ¹æÇâÀ¸·ÎÀÇ ºÐÇØ·ÂÀº Fcos ¥ë, ¶Ç ½½¸³¸é PÀÇ ¸éÀûÀº A/cos ¥õ À̹ǷÎ, ÀÌ ¸é À§¿¡¼ ½½¸³ ¹æÇâÀ¸·Î ÀÛ¿ëÇÏ´Â ÈûÀ» Àü´Ü ÀÀ·ÂÀ¸·Î ³ªÅ¸³»¸é ´ÙÀ½°ú °°ÀÌ µÈ´Ù.
|
|
................ (15.8) |
¿Ü·ÂÀÌ Áõ°¡ÇÏ¿© ÀÌ °ªÀÌ ¾î´À ÀÓ°èÄ¡¸¦ ³ÑÀ¸¸é ÀÌ ¸é¿¡¼ µåµð¾î ÀϾ°Ô µÈ´Ù. ÀÌ ¶§ÀÇ Àü´Ü ÀÀ·Â°ªÀ» ÀÓ°è ºÐÇØ Àü´Ü ÀÀ·Â(critical resolved shear stress)À̶ó ºÎ¸£¸ç, CRSS ¶ó°í ¾²´Â °æ¿ì°¡ ¸¹´Ù.
½½¸³°è´Â Çϳª¸¸ ÀÖ´Â °ÍÀÌ ¾Æ´Ï°í ¿©·¯ °³°¡ ÀÖÀ¸¹Ç·Î ¿Ü·ÂÀÌ °¡ÇØÁö´Â °æ¿ì ¾î´À ½½¸³°è¿¡¼µµ °°Àº °ü°è°¡ ¼º¸³Çϳª, ±× Áß¿¡¼ ÀÎÀåÃà°úÀÇ ±âÇÏÇÐÀûÀÎ °ü°è¿¡¼ cos ¥õ cos ¥ë ÀÇ °ªÀÌ °¡Àå Å« ½½¸³°è°¡ ¸ÕÀú ÀÓ°èÄ¡¿¡ ´ÞÇÏ¿© ½½¸³À» ÀÏÀ¸Å²´Ù.
¿Ü·ÂÀÌ ´õ¿í Ä¿Áö¸é ´Ù¸¥ ½½¸³°è¿¡¼µµ ½½¸³À» ÀÏÀ¸Å²´Ù. ÀÌ°ÍÀÌ 2Áß ½½¸³ÀÌ´Ù. cos ¥õ cos ¥ëÀÇ °ªÀº ´Ü°áÁ¤ÀÇ ½½¸³À» »ý°¢ÇÏ´Â µ¥¿¡ Áß¿äÇÑ ÀÎÀÚÀ̸ç, ÀÌ°ÍÀ» SchmidÀÎÀÚ(Schmid factor)¶ó ºÎ¸¥´Ù.
±×¸² 15-12. ÀÓ°èÀü´ÜÀÀ·Â¿¡ ´ëÇÑ ÀÌÁ¾¿øÀÚÀÇ ¿µÇâ (Zn¿¡ Cd´Â °í¿ëÇϳª, SnÀº °í¿ëÇÏÁö ¾ÊÀ½)
ÀÓ°è Àü´Ü ÀÀ·ÂÀÇ °ªÀº ¿Âµµ¿¡ µû¶ó º¯ÈÇÑ´Ù. Áï, ½Ç¿Â ÀÌ»óÀÇ ¿Âµµ ¹üÀ§¿¡¼´Â °ÅÀÇ ÀÏÁ¤Çϳª Àú¿ÂÀÌ µÇ¸é ¿ÂµµÀÇ °ÇÏ¿¡ ºñ·ÊÇÏ¿© Áõ°¡ÇÑ´Ù. ¶Ç CRSS´Â ±Ý¼ÓÀÇ ¼øµµ, Áï ºÒ¼ø¹° ¿øÀÚÀÇ ¾ç¿¡ µû¶ó¼µµ º¯ÈÇÑ´Ù. ±×¸² 15-12¿¡¼ º¸´Â ¹Ù¿Í °°ÀÌ ÀÌÁ¾(ì¶ñ¤) ¿øÀÚ·®ÀÌ Áõ°¡Çϸé ÀÓ°è Àü´Ü ÀÀ·ÂÀº Áõ°¡ÇÏ°í, ÀÌÁ¾ ¿øÀÚ°¡ ±âÁö¿¡ °í¿ëµÉ ¶§°¡ ±× ¿µÇâÀº ´õ¿í Ä¿Áø´Ù.
¿¹¸¦ µé¾î Au¿Í Ag´Â ¿øÀÚ ¹Ý°æÀÌ °ÅÀÇ °°°í ¾î¶°ÇÑ ºñÀ²·Îµµ °í¿ëü¸¦ ¸¸µå´Âµ¥ ÀÌ ÇÕ±ÝÀº 50 : 50 ¿¡ °¡±î¿î Á¶¼ºÀÎ ¶§ ÀÓ°è Àü´Ü ÀÀ·ÂÀº ÃÖ´ë¿¡ °¡±î¿î °ªÀ» ³ªÅ¸³½´Ù.
15. 1. 6. ´Ù°áÁ¤ÀÇ º¯Çü
°¡. ´Ù°áÁ¤ÀÇ °¡°ø °æÈ
¹Ð°¡·ç ¹ÝÁ×ó·³ ¿¬ÇÏ´ø ´Ü°áÁ¤ÀÌ °¡°øµÈ ÈÄ ¾ÆÁÖ ´Ü´ÜÇØÁö´Â °Í°ú °°ÀÌ ¼Ò¼º º¯ÇüÀ» ÅëÇÏ¿© ±Ý¼ÓÀº °æȵǴ Çö»óÀº ÀÌ¹Ì ¾Õ¿¡¼ ¾ð±ÞÇÑ ¹Ù ÀÖ´Ù. ´Ù°áÁ¤ ±Ý¼Ó¿¡¼ÀÇ °¡°ø °æÈ´Â ´Ü°áÁ¤¿¡¼º¸´Ù ÈξÀ Å©¸ç °áÁ¤¸³ÀÌ ¹Ì¼¼ÇÒ¼ö·Ï °æÈ Çö»óÀº ´õ¿í Ä¿Áø´Ù. ±× ÀÌÀ¯·Î´Â °áÁ¤¸³¿¡¼ ½½¸³¸éÀÇ ¹æÇâÀÌ º¯ÇÏ¿© ÀÎÁ¢ÇÑ °áÁ¤¸³µéÀº ¼·ÎÀÇ ½½¸³À» ¹æÇØÇϱ⠶§¹®ÀÌ´Ù.
´Ù°áÁ¤ Àç·á´Â ´Ü°áÁ¤ Àç·á¿¡ ºñÇØ ¼Ò¼º °¡°ø¼ºÀº ÀûÀº ¹Ý¸é °µµ´Â ÈÙ¾À Å©´Ù. Á¶´ëÇÑ °áÁ¤¸³À» °®´Â Àç·á´Â ´Ü°áÁ¤ Àç·á¿Í ¹Ì¼¼ÇÑ °áÁ¤¸³ Á¶Á÷À» °®´Â Àç·áÀÇ Áß°£Á¤µµÀÇ Æ¯¼ºÀ» ³ªÅ¸³»´Âµ¥, ÀÌ´Â °ð Á¶´ëÇÑ Á¶Á÷ÀÇ °áÁ¤Àº ÀüÀ§ÀÇ ½½¸³À» ¹æÇØÇÏ´Â Á¤µµ°¡ ¾àÇÏ¿© °°Àº Àç·áÀÏÁö¶óµµ Á¶´ëÇÑ Á¶Á÷Àº ¹Ì¼¼ÇÑ Á¶Á÷º¸´Ù ÀûÀº °µµ °ªÀ» ³ªÅ¸³½´Ù. ÀÌ ¶§¹®¿¡ ÀϹÝÀûÀ¸·Î Àç·áÀÇ °¡°ø ¼ÒÀç´Â °¡´ÉÇÑ ÇÑ ¹Ì¼¼ÇÑ Á¶Á÷À» °®µµ·Ï ÇÏ¹Ç·Î½á ³ôÀº °µµ¸¦ °®°Ô ÇÏ°í, ¶ÇÇÑ µðÇÁ µå·ÎÀ×(deep drawing)°ú °°Àº °¡°ø¿¡¼´Â °ÅÄ£ Ç¥¸éÀÇ Çü¼ºÀ» ¾ïÁ¦ÇÑ´Ù. ±×·¯³ª ¹Ì¼¼ÇÑ °áÁ¤¸³ÀÌ ¾ðÁ¦³ª ¿ä±¸µÇ´Â °ÍÀº ¾Æ´Ï´Ù. ÀÏ·Ê·Î ³Ã°£ ¾Ð¿¬ÀÇ °æ¿ì °¡´ÉÇÑ °¡°øÀÌ ¿ëÀÌÇϵµ·Ï Áß°£ Á¤µµ Å©±âÀÇ °áÁ¤¸³À» ¿ä±¸ÇÑ´Ù. ¾ÐÃàÀÇ °æ¿ì ¹Ì¼¼ÇÑ Á¶Á÷Àº ¾ÐÃà ¾Ð·ÂÀÌ ¶Ñ·ÇÀÌ »ó½ÂÇϹǷΠAl ÇÕ±ÝÀÇ °æ¿ì 0.2 ~ 0.8 §® ÀÇ Á÷°æÀ» °®´Â Áß°£ Á¤µµÀÇ Á¶Á÷À» ¿øÇÏ°í ÀÖ´Ù.
³ª. ÁýÇÕ Á¶Á÷
¾Ð¿¬À̳ª ÀÎ¹ß µîÀÇ °¡°øÀ» °ÅÄ£ Àç·á´Â ºñ·Ï Á¶Á÷Àº ¹Ì¼¼Çϳª ¼ÒÀ§ ÁýÇÕ Á¶Á÷À» °®´Â °æ¿ì°¡ ÀÖ´Ù.
¾î¶² Á¶Á÷ÀÇ °áÁ¤ÀÌ ºÒ±ÔÄ¢ÇÏ°Ô Á¤·ÄµÇÁö ¾Ê°í Á¶Á÷ Àü¹Ý¿¡ °ÉÃÄ ºñ½ÁÇϰųª ¶È °°Àº ¹æÇ×¼ºÀ» °®°í Á¤·ÄµÇ¾î ÀÖ´Â Á¶Á÷À» ÁýÇÕ Á¶Á÷ (texture)À̶ó ÇÑ´Ù. ±×¸² 15-13Àº ÀÎ¹ß ¹× ¾Ð¿¬Àç¿¡ ³ªÅ¸³ª´Â À̹漺(anisotropy)À» µµ½ÄÀûÀ¸·Î Ç¥½ÃÇÑ´Ù. ³Ã°£ °¡°øÀ¸·Î »ý±ä ÁýÇÕ Á¶Á÷À» º¯Çü ÁýÇÕ Á¶Á÷ ¶Ç´Â °¡°ø ÁýÇÕ Á¶Á÷(deformation texture)À̶ó ÇÏ°í,ÀÎ¹ß °¡°ø µîÀ¸·Î ö»ç µî¿¡ Çü¼ºµÇ´Â 1Â÷¿øÀûÀÎ ÁýÇÕ Á¶Á÷À» ƯÈ÷ ¼¶À¯ ÁýÇÕ Á¶Á÷(fiber texture)À̶ó ºÎ¸¥´Ù. ÀÌ ¹Û¿¡µµ Àç°áÁ¤À¸·Î ¾ò¾îÁø ÁýÇÕ Á¶Á÷À» Àç°áÁ¤ ÁýÇÕ Á¶Á÷(recrystallization texture, annealing texture), ÁÖÁ¶½Ã Çü¼ºµÈ ÁýÇÕ Á¶Á÷À» ÁÖÁ¶ ÁýÇÕ Á¶Á÷-¿¹æÃâ ¹æÇâ°ú ÆòÇàÇÏ°Ô ³ªÅ¸³²-À̶ó ÇÑ´Ù.
±×¸² 15-13. À̹漺 °Åµ¿
´Ù. °ÝÀÚ °áÇÕ
±Ý¼Ó¿¡¼ °áÁ¤ °ÝÀÚ ³»¿¡ °áÇÔÀÌ ¾ø´Ù¸é ±× Àç·á´Â ÀüÇô ¼Ò¼º °¡°øÇÒ ¼ö ¾ø°Ô µÇ¾î »ç¿ëÀÌ ºÒ°¡´ÉÇÏ°Ô µÈ´Ù. µû¶ó¼ ±Ý¼ÓÀÇ Æ¯¼ºÀ» ±íÀÌ ÀÌÇØÇϱâ À§Çؼ´Â °ÝÀÚ °áÇÔ¿¡ ´ëÇÏ¿© ÃæºÐÈ÷ ¾Ë¾ÆµÎ´Â °ÍÀÌ Áß¿äÇÏ´Ù. Áß¿äÇÑ °ÝÀÚ °áÇÔÀ¸·Î´Â °ø°ø, ħÀÔÇü ¹× ġȯÇü ¿øÀÚ, ÀüÀ§ ¹× °áÁ¤¸³°è µîÀÌ ÀÖ´Ù.
1) Á¡°áÇÔ (point defect)
Á¡°áÇÔÀº ÇÑ °³ÀÇ ¿øÀÚ ¶Ç´Â ¸î °³ÀÇ ¿øÀÚ ¹üÀ§¿¡ °ÉÄ£ °ÝÀÚÀÇ ±¹ºÎÀûÀÎ ÈåÆ®·¯ÁüÀÌ´Ù. Á¡°áÇÔÀÇ Á¾·ù¸¦ ±×¸²15-14¿¡ ³ªÅ¸³Â´Âµ¥, ÀÌ·¯ÇÑ °áÇÔµéÀº ¿øÀÚ°¡ À̵¿ÇÒ ¸¸ÇÑ ¿¿¡³ÊÁö¸¦ ¾ò¾úÀ» ¶§³ª ¶Ç´Â °¡°ø½Ã¿¡ Çü¼ºµÇ±âµµ ÇÏ°í, °æ¿ì¿¡ µû¶ó¼´Â ÀÎÀ§ÀûÀ¸·Î ÇÕ±ÝÀ» ¸¸µé±â À§ÇÏ¿© ÷°¡µÈ ÇÕ±Ý ¿ø¼Ò(alloying element)·Î¼ µµÀԵDZ⵵ ÇÑ´Ù.
±×¸² 15-14. Á¡°áÇÔ
a) °ø°ø (vacancy)
°ø°øÀ̶õ ±Ý¼Ó °ÝÀÚ ³»ÀÇ Á¤»óÀûÀÎ °ÝÀÚÁ¡¿¡¼ ¿øÀÚ°¡ ºñ¾î ÀÖ´Â ÀÚ¸®¸¦ ¸»ÇÑ´Ù. ÀÌ·¯ÇÑ °ø°øÀº ³Ã°£ °¡°øÀ̳ª °¡¿¿¡ ÀÇÇØ Çü¼ºµÇ´Âµ¥, ¹«¾ùº¸´Ùµµ Áß¿äÇÑ °ÍÀº ÈÄÀÚÀÇ ¿ÀûÀ¸·Î Çü¼ºµÇ´Â °ø°øÀÌ´Ù. Áï, »ó¿Â¿¡¼ °ø°øÀÇ ¼ö´Â ¸Å¿ì Àû¾î¼ 10 12 °³ÀÇ °ÝÀÚÁ¡ ´ç 1°³ÀÇ °ø°øÀÌ Á¸ÀçÇÏÁö¸¸, ¿Âµµ°¡ Áõ°¡ÇÔ¿¡ µû¶ó ¾Æ·¡ÀÇ ½Ä°ú °°ÀÌ Áö¼öÀûÀ¸·Î Áõ°¡Çؼ ¿ëÀ¶Á¡ ¹Ù·Î ¾Æ·¡ÀÇ ¿Âµµ¿¡¼´Â ¾à 10 3 °³ÀÇ °ÝÀÚÁ¡ ´ç 1°³ÀÇ °ø°øÀÌ Á¸ÀçÇÑ´Ù.
|
............................ ( 15.9 ) |
¿©±â¼, n v : 1§¨ ´ç °ø°ø¼ö n : 1§¨ ´ç °ÝÀÚÁ¡ÀÇ ¼ö Q : 1°³ÀÇ °ø°øÀ» Çü¼ºÇϴµ¥ ÇÊ¿äÇÑ ¿¡³ÊÁö(cal/mole) R : ±âü »ó¼ö(1.987 cal/mole . K ) T : Àý´ë ¿Âµµ(K)
ÇÑÆí, ³Ã°£ °¡°ø¿¡ ÀÇÇØ Çü¼ºµÈ °ø°øÀº ÆĴܽà ¼ø½Ä°£¿¡ »ç¶óÁö³ª (°áÁ¤¸³°è µî¿¡ Èí¼öµÈ´Ù) ¿ÀûÀ¸·Î ÇüÇü »óÅ¿¡ ÀÖ´Â °ø°áÇÔÀº ±×´ë·Î À¯ÁöµÈ´Ù. ƯÈ÷, °ø°øÀº °íü ±Ý¼Ó¿¡¼ È®»ê(üªß¤,diffusion)À¸·Î Ç¥ÇöµÇ´Â ¿øÀÚ À̵¿¿¡ Áß¿äÇÑ ¿ªÇÒÀ» ÇÑ´Ù. ÀÌ Çö»ó¿¡ ´ëÇÏ¿© ¿¹¸¦ µé¾î ¼³¸íÇØ º¸ÀÚ. ¼ö¸¹Àº ÀÚµ¿Â÷µéÀÌ ²ËÂ÷ ÀÖ´Â ÁÖÂ÷Àå¿¡¼´Â ¾î´À ÀÚµ¿Â÷µµ ¿òÁ÷ÀÏ ¼ö°¡ ¾ø´Ù. ÇÏÁö¸¸ ÇÑ ´ëÀÇ ÀÚ¸®°¡ ºñ¾î ÀÖ´Ù¸é, ±× ¿·ÀÇ Â÷¸¦ ºóÀÚ¸®·Î ¿Å±â°í »õ·Î »ý±ä ºóÀÚ¸®¿¡ ±× ¿·Â÷¸¦ ¿Å°Ü ¼¼¿ì´Â ½ÄÀ¸·Î Çؼ °è¼Ó ¿Å°Ü°¥ ¼ö ÀÖÀ» °ÍÀÌ´Ù. ±Ý¼Ó °ÝÀÚ¿¡¼ÀÇ °ø°øµµ ÀÌ¿Í ºñ½ÁÇÑ °æ¿ì·Î °ÝÀÚ³»¿¡ ±Ý¼Ó ¿øÀÚÀÇ À̵¿(È®»ê)À» °¡´ÉÇÏ°Ô ÇÑ´Ù. È®»êÀº ¼®Ãâ °æÈÇü ÇÕ±ÝÀÇ ¿ëÃ¼È Ã³¸®³ª,¼ÒÀçÀÇ °í¿Â °¡¿½Ã ¿ëÁú ¿øÀÚ¸¦ °áÁ¤ ³»¿¡ ±ÕÀÏÇÏ°Ô ºÐÆ÷½ÃÅ°´Âµ¥ ÀÖ¾î¼ ¾ÆÁÖ Áß¿äÇϸç, ÀÌ´Â °ø°øÀ» ÅëÇÏ¿© À̵¿ÇÔÀ¸·Î½á ÀÌ·ç¾îÁø´Ù. (±×¸² 15-15)
b) ¿ëÁú ¿øÀÚ
°í¿ëü¿¡¼ ¿ëÁú ¿øÀÚ´Â ±×¸²15-14ÀÇ (c)¿Í (d)ó·³ ¿ë¸Å ±Ý¼ÓÀÇ °ÝÀÚÁ¡ ÁßÀÇ ¿øÀÚ¿Í Ä¡È¯Çϰųª , (b)¿¡¼Ã³·³ ¿ë¸Å ±Ý¼ÓÀÇ °ÝÀÚÁ¡ »çÀÌ¿¡ ħÀÔÇÏ¿© Á¸ÀçÇÑ´Ù. ÀüÀÚÀÇ °ÍÀ» ġȯÇü ¿øÀÚ(öÇüµúþ ê«í, substitutional atom)¶ó ÇÏ°í, ÈÄÀÚÀÇ °ÍÀ» ħÀÔÇü ¿øÀÚ(öÕìýû¡ ê«í,interstitial atom)¶ó ÇÑ´Ù. ¿ëÁú ¿øÀÚ°¡ ¾î¶»°Ô °í¿ëµÇ´Â°¡ ÇÏ´Â °ÍÀº ¿ë¸Å ¿øÀÚ¿Í ¿ëÁú ¿øÀÚ »çÀÌÀÇ Å©±â Â÷ÀÌ¿¡ ÀÇÇØ °áÁ¤µÇ¸ç, ÀÌ ¹Û¿¡µµ µÎ ¿ø¼Ò°£ÀÇ ÈÇÐÀû ģȷÂÀº ¿ëÁú ¿øÀÚÀÇ ¼®Ãâ °æÇâ¿¡ ¿µÇâÀ» ¹ÌÄ£´Ù.
2) ˟ˤ
ÀüÀ§(ï®êÈ,dislocation)´Â °áÁ¤À» °®´Â Àç·á°¡ ¼Ò¼º º¯ÇüÀ» Çϴµ¥ ÀÖ¾î¼ ±âº» ¿ä¼ÒÀÌ´Ù. ±×¸² 15-16¿¡ ¼Ò¼º º¯Çü¿¡ µû¸¥ ÀüÀ§ÀÇ »ý¼º°ú À̵¿À» µµ½ÃÇÏ¿´´Ù. ±×¸² 15-16¿¡ µµ½ÃÇÑ Æò¸é»óÀÇ ¿øÀÚ ¹è¿Àº ½ÇÁ¦ÀÇ ±Ý¼Ó °áÁ¤¿¡¼´Â Áö¸é(òµØü)¿¡ ¼öÁ÷ÇÑ ¹æÇâÀ¸·Î °è¼ÓµÇ°í ÀÖ´Ù. ÀÌ¿Í °°Àº ÀüÀ§ÀÇ ¿¬¼ÓÀ» ÀüÀ§¼±(dislocation line)À̶ó Çϸç, ±×¸² 15-17Àº ÀÌ°ÍÀ» 3Â÷¿øÀûÀ¸·Î ³ªÅ¸³½ °ÍÀÌ´Ù.
±×¸² 15-16. Àü´Üº¯Çü¿¡ µû¸¥ Ä®³¯ÀüÀ§¿Í ¿øÀÚÀÇ À̵¿ (a : ¿øÀÚ°£ °Å¸®)
±×¸² 15-17. Ä®³¯ÀüÀ§, ¦ª.
ÀüÀ§¿¡´Â ¿©·¯ ÇüÅ°¡ ÀÖÀ¸¸ç, ÀÌÁß ´ëÇ¥ÀûÀÎ 2°¡ÁöÀÇ ÀüÀ§¸¦ ±×¸² 15-18°ú 15-19¿¡ ³ªÅ¸³Â´Ù. ±×¸² 15-18¿¡¼ º¸¸é ¿ÏÀü °áÁ¤(a)¸¦ ¹ÝÂë Àý´ÜÇÏ°í ÇÑ ¿øÀÚ °£°Ý¸¸Å Àü´Ü ½ÃÄ×À» ¶§, Àü´ÜÀÌ ÀϾ´Â ¼±ÀÌ ³ª¼± ÀüÀ§(screw dislocation)ÀÌ´Ù.
±×¸² 15-18¿¡ º¸ÀÎ ¹Ù¿Í °°ÀÌ °áÁ¤°ÝÀÚ Áß¿¡ ÇÑ ¿øÀÚ°£ °Å¸®ÀÇ ´Ü°è·Î ÀüÀ§ ÁÖÀ§¿¡ ȸ·Î¸¦ ¸¸µç´Ù. ÀüÀ§°¡ ¾øÀ» ¶§ÀÇ È¸·Î¿Í °°Àº ¼öÀÇ ´Ü°è¸¦ »ç¿ëÇÏ¿© ȸ·Î¸¦ ¸¸µé¸é ÃÖÈÄ¿¡ ¼·Î ¸ÂÁö ¾Ê´Â ºÎºÐÀÌ »ý±ä´Ù. ÀÌ ºÎºÐÀ» ¸Â°Ô Çϱâ À§Çؼ ÇÊ¿äÇÑ º¤Å͸¦ ¹ö°Å½º º¤ÅÍ(Burgers vector)¶ó ºÎ¸£¸ç º¸Åë b·Î Ç¥½ÃÇÑ´Ù. Burgers vectorÀÇ Å©±â b°¡ Ŭ¼ö·Ï ÀüÀ§ ÁÖÀ§ÀÇ º¯Çü·®µµ Ä¿Áö¹Ç·Î b¸¦ ÀüÀ§ÀÇ °µµ¶ó°íµµ ÇÑ´Ù. ÇÑÆí, ±×¸²¿¡¼ º¸¸é ³ª¼± ÀüÀ§¿¡¼´Â ¹ö°Å½º º¤ÅÍ¿Í ÀüÀ§¼±ÀÌ ÆòÇàÇÑ °ü°è¸¦ °®´Â´Ù. ±×¸² 15-19´Â ¶Ç ÇÑ ÇüÅÂÀÇ ÀüÀ§ÀÎ Ä®³¯ ÀüÀ§(edge dislocation)¸¦ ³ªÅ¸³½ °ÍÀ¸·Î¼, ¿ÏÀü °áÁ¤(a)¸¦ Àý´ÜÇÏ°í, À׿© ¿øÀÚ¸éÀ» (b)¿Í °°ÀÌ ÀºÎºÐ¿¡ »ðÀÔÇßÀ» ¶§ À׿© ¿øÀÚ¸éÀÇ ¾Æ·¡ ´ÜÀÌ Ä®³¯ ÀüÀ§°¡ µÈ´Ù. Ä®³¯ ÀüÀ§¿¡¼´Â ¹ö°Å½º º¤ÅÍ¿Í ÀüÀ§¼±ÀÌ ¼öÁ÷ÇÑ °ü°è¸¦ °®´Â´Ù. ±×¸² 15-17 ¿¡¼ Ä®³¯ ÀüÀ§ÀÇ ÁÖº¯¿¡ ÀÖ´Â ¿øÀÚ ¹è¿Àº ±×¸² 15-19ÀÇ (c)ÀÇ ¼ø°£°ú °°À¸¸ç, ½½¸³¸éº¸´Ù À§ÂÊ¿¡ ¿©ºÐÀÇ ¿øÀÚ¸éÀÌ ÀÖ´Â ¶§¸¦ ÀÇ ±âÈ£·Î Ç¥½ÃÇÏ°í, ¹Ý´ë·Î ½½¸³¸éº¸´Ù À§ÂÊ¿¡ ¿©ºÐÀÇ ¿øÀÚ¸éÀÌ ÀÖ´Â ¶§¸¦ ÀÇ ±âÈ£·Î Ç¥½ÃÇÑ´Ù.
±×¸² 15-20 Ä®³¯ÀüÀ§¿Í ³ª¼±ÀüÀ§¿¡ Àü´Ü·ÂÀÌ ÀÛ¿ëÇÒ ¶§ °áÁ¤ÀÌ ¼Ò¼ºº¯ÇüµÇ´Â °úÁ¤ ±×¸² 1-20Àº Ä®³¯ ÀüÀ§¿Í ³ª¼± ÀüÀ§¿¡ Àü´Ü·ÂÀÌ °¡ÇØÁ³À» ¶§ ÀüÀ§°¡ À̵¿ÇÏ¿© °á±¹ °áÁ¤ÀÇ ¿ÜºÎ¿¡ ´Ü(Ó«)À» Çü¼ºÇÏ´Â °ÍÀ» º¸¿© ÁÖ´Â °ÍÀÌ´Ù. ÀÌ »óÅ°¡ ¼Ò¼º º¯ÇüµÈ »óÅÂÀÌ´Ù.
¨ç ÀüÀ§ÀÇ ¿ªÇÒ
°¢°¢ÀÇ ÀüÀ§¼±Àº ¼ö¹é ȤÀº ¼öõ °³°¡ ³Ñ´Â ÀÎÁ¢ ¿øÀÚ¸¦ °ÅÃÄ ÆÛÁ® ÀÖ´Ù. ³Ã°£ °¡°øµÈ ±Ý¼Ó ´Ü¸éÀ» º¸¸é 1§² ´ç ¾à 1010 ~ 1012°³ÀÇ ÀüÀ§¼±ÀÌ, ±×¸®°í ÁÖÁ¶ »óÅÂÀÇ ±Ý¼Ó¿¡¼´Â 108°³ÀÇ ÀüÀ§¼±ÀÌ ÀÖÀ¸¸ç ©¸®°Ô µÈ´Ù. ÀÌ´Â ÁÖÁ¶ »óÅÂÀÇ °æ¿ì º¯ÀÇ ±æÀÌ°¡ 1§® ¸¦ °®´Â Á¤À°¸éü ¾È¿¡ 1§° ÀÇ ÀüÀ§¼±ÀÌ ÀÖÀ¸¸ç,À̵é ÀüÀ§¼±ÀÇ °£°ÝÀº ´ë·« 1 § Á¤µµ°¡ µÇ°í ÀÖÀ½À» ¸»ÇÑ´Ù. ±×¸² 15-21¿¡ ¼Ò¼º °¡°øÈÄ ¾î´Ò¸µ ó¸®ÇÑ Ni°áÁ¤¿¡¼ Åõ°ú ÀüÀÚ Çö¹Ì°æ(transmission electron microscope)À¸·Î °üÂûÇÑ ÀüÀ§¼±À» ³ªÅ¸³Â´Ù. ÀÌ·¯ÇÑ ÀüÀ§´Â ¼Ò¼º °¡°ø½Ã¿¡ 3°¡Áö ÇüÅ·ΠÀÛ¿ëÇÑ´Ù. Áï, ½½¸³¸éÀ» µû¶ó À̵¿ÇÏ´Â ÀüÀ§·Î ¼Ò¼º º¯ÇüÀ» °¡´ÉÇÏ°Ô Çϸç, ´Ù¸¥ ÇÑÆíÀ¸·Î´Â, ¼Ò¼ºº¯Çü Áß¿¡ »õ·Î¿î ÀüÀ§°¡ Çü¼ºµÇ¾î À̵é ÀüÀ§ÀÇ »óÈ£ ÀÛ¿ë¿¡ µû¸¥ ÀüÀ§ÀÇ µÚ¾ûÅ´(entanglement)Çö»ó¿¡ ÀÇÇÏ¿© º¯ÇüÀ» Á¡Á¡ ¾î·Æ°Ô ÇϹǷνá Àç·á¸¦ °È½ÃŲ´Ù.
±Ý¼Ó¿¡¼ ¾î´À Á¤µµ ÀÌ»ó ³Ã°£ °¡°øÀÌ ÁøÇàµÇ¸é ½½¸³¸é ÀÌ¿Ü¿¡µµ °áÁ¤¸³³»¿¡ ÀüÀ§°¡ ÁýÀûµÇ¾î ±×¸² 15-22¿Í °°Àº ¼¿ ±¸Á¶(cell structure)¸¦ ÀÌ·é´Ù. ±× ½½¸³¸éÀ̳ª °áÁ¤¸³³»¿¡ ¹úÁý ¸ð¾çÀ¸·Î ÁýÀûµÈ À̵é ÀüÀ§´Â °¡°øµÈ °ÝÀÚ¿¡ ±×´ë·Î Á¸ÀçÇÏ¸é¼ °ÝÀÚ¸¦ ½ÉÇÏ°Ô ¿Ö°î½ÃÄÑ Àç·á¸¦ °æȽÃŲ´Ù.
ÇÑÆí ÀüÀ§ÀÇ À̵¿Àº °áÁ¤ °ÝÀÚ¿¡ Á¸ÀçÇÏ´Â ¿ëÁú ¿øÀÚ¿¡ ÀÇÇØ ¹æÇظ¦ ¹Þ´Â´Ù. Áö±Ý±îÁö´Â ÀüÀ§ÀÇ Çü¼º°ú ¿ªÇÒ¿¡ ´ëÇؼ ±âº»ÀûÀÎ °Í¸¸À» ¾ð±ÞÇÏ¿´À¸¸ç, ÀüÀ§¿Í ¿ëÁú ¿øÀÚ ¶Ç´Â ¼®Ãâ¹°°úÀÇ »óÈ£ ÀÛ¿ë µî¿¡ °üÇÏ¿©´Â °È ±â±¸¸¦ Âü°íÇϱ⠹ٶõ´Ù.
15. 1. 7. ³Ã°£ °¡°øÀÇ Æ¯Â¡
°¡. ÃÖÁ¾ Çü»óÀ¸·Î ¼ºÇüÇÔ°ú µ¿½Ã¿¡ ±Ý¼ÓÀ» °È½Ãų ¼ö ÀÖ´Ù.
³ª. ±ú²ýÇÑ Ç¥¸é »óŸ¦ ¾òÀ» ¼ö ÀÖ´Ù.
´Ù. ¼ÒÇü ºÎÇ°À» ´ë·®À¸·Î Á¦Á¶ÇÏ´Â µ¥¿¡´Â °æÁ¦ÀûÀÎ ¹æ¹ýÀ̳ª, ´ëÇü ºÎÇ°¿¡¼´Â °¡°ø·®ÀÌ Á¦Çѹޱ⠶§¹®¿¡ ¾î·Á¿òÀÌ µû¸¥´Ù. ¹«¸®ÇÏ°Ô ¼Ò¼º º¯Çü½ÃÅ°¸é °¡°ø½Ã¿¡ Æı«µÇ´Â ¼öµµ ÀÖ´Ù. ƯÈ÷ Mg(HCP)°ú °°ÀÌ »ó¿Â¿¡¼ ¸Å¿ì Ãë¾àÇÑ ±Ý¼Ó¿¡¼µµ ±× °æÇâÀÌ ´õ¿í ÇöÀúÇÏ´Ù.
¶ó. ³Ã°£ °¡°øÇÏ¸é ¿¬¼º, Àü±â Àüµµµµ ¹× ³»½Ä¼ºÀÌ ³ªºüÁø´Ù. ±×·¯³ª Àü±â Àüµµµµ¸¦ °¨¼Ò½ÃÅ°´Â Á¤µµ´Â °í¿ëü °È¿Í °°Àº ´Ù¸¥ °È ¹æ¹ý°ú ºñ±³ÇÏ¸é ¸Å¿ì ÀûÀ¸¹Ç·Î Àü·Â ¼ö¼Û¿ëµ¿¼±(copper wire)À» °È½ÃÅ°´Â µ¥¿¡ ¸Å¿ì À¯¿ëÇÏ°Ô ÀÌ¿ëµÈ´Ù.(±×¸² 15-23)
¸¶. ³Ã°£ °¡°ø¿¡ ÀÇÇؼ ÀÜ·ù ÀÀ·Â(residual stress)ÀÌ µµÀԵǰí, Àç·áÀÇ À̹漺ÀÌ »ý±ä´Ù.
±×¸² 15-23. ³Ã°£°¡°ø¿¡ ÀÇÇÑ °È¿Í ZnÀÇ °í¿ë°È¿¡ ÀÇÇÑ CuÀÇ °ÇÏ °Åµ¿ ºñ±³. ³Ã°£°¡°øÀº Àü±âÀüµµµµ¸¦ Å©°Ô ÀúÇϽÃÅ°Áö ¾ÊÀ¸¸é¼µµ °ÈÈ¿°ú°¡ Å©´Ù.
|