[금속공학실험] Cu와 Mg 합금의 변형거동

소개

"[금속공학실험] Cu와 Mg 합금의 변형거동"에 대한 내용입니다.

목차

1. Introduction

2. Theoretical Background
1) Cu의 특성과 미세조직
2) Mg의 특성과 미세조직

3. Experimental method
1) Tensile test
2) Vickers Hardness test
3) 미세조직 관찰(OM, SEM)

4. Experimental results and discussion
1) Tensile test
2) Vickers Hardness test
3) 미세조직 관찰(OM, SEM)

5. Problems
1) 인장시험 시, Cu와 Mg alloy의 변형기구 차이에 따른 미세조직의 차이에 대하여 설명하시오.
2) FCC나 BCC에서도 twin에 의한 변형의 영향이 큰지를 설명하시오.

6. Conclusion

본문내용

1. Introduction
본 실험은 순수한 Cu(99.997%)와 Mg alloy(AZ31, Mg-3%Al-1%Zn) 두 시편에 대해서 tensile test로 stress-strain curve를 plot하며, 변형에 의해 hardness와 미세조직이 각각 어떻게 변화했는지 알아보는 것이다. Hardness 측정과 미세조직 관찰은 각각의 시편의 변형된 부분과 그렇지 않은 부분에 대해서 행해진다. Hardness는 Vickers Hardness test로 측정하며, 미세조직은 OM과 SEM으로 관찰한다. 이후 FCC 구조인 Cu와 HCP 구조인 Mg의 변형 mechanism 차이에 의해 실험 결과를 비교, 분석한다.

2. Theoretical Background
1) Cu의 특성과 미세조직
Cu는 FCC 구조를 가지며, 순수한 Cu는 무르지만 다른 원소를 첨가하여 합금화하면 강도와 연성의 향상을 이끌 수 있다. 또한 내부식성, 내마모성 및 전기적, 열적 특성을 바꿀 수 있다. Cu는 열처리하는 과정에서 annealing twin이 발생한다. 이 상태에서 변형을 가하면 twin이 증가하지 않고 slip에 의한 변형이 일어난다. Grain은 당기는 방향, 즉 인장방향으로 변형된다.

2) Mg의 특성과 미세조직
Mg는 slip system의 수가 적은 HCP 구조를 가지며, 변형 mechanism은 주로 slip과 twin이다. 상온에서는 basal plane을 제외한 plane이 거의 활성화되지 않아 plastic deformation이 상대적으로 어렵다. 고온에서는 pyramidal plane과 prismatic plane이 slip system으로서 활성화되어 plastic deformation이 균일하게 발생하며 cross slip이 일어난다. 가해지는 shear stress 크기에 따라서도 작동하는 slip system이 달라진다. 이 관계는 Figure 1에서도 확인할 수 있다.

참고자료

· 19금속공학실험 매뉴얼
· George E. Dieter, Mechanical Metallurgy SI metric edition, McGrawHill
· 윤존도, 주사전자현미경 분석과 X선 미세분석, 청문각, 2005
· Barna Roy & Jayanta Da, Strengthening face centered cubic crystals by annealing induce nano-twins, Scientific Reports, Vol. 7, 2017
· Shraddha, Plastic Deformation of Metals : 3 Modes l Metallurgy
· 손석수, TRIP+TWIP을 활용한 Ferrite + Austenite 2상 조직 경량철강 개발, 포항공과대학교 항공재료연구센터, 제 1회 철강기술 솔루션 및 아이디어 공모(2015)
· Shraddha, Deformation of Polycrystals (With Diagram), Metallurgy