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[A+ 수강] 진동계측실험 레포트 <<TMD & TLD>> 예비보고서 평가A좋아요

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공학/기술| 2018.11.24| 2페이지| 1,000원| 조회(152)

중앙대, 진동, TMD, 동조질량감쇠기, 기계진동, TLD, 진동계측, 동조액체감쇠기, 진동계측실험

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[A+ 수강] 신제조공학 발표 레포트 <<니켈과 니켈합금에 관하여>> 평가A+최고예요

Modern Manufacturing Engineering Project onNickel & Nickel Alloy신제조공학 9조 – ‘니켈과 니켈합금에 관하여’A R T I C L E I N F OKeywords:Smartphone FrameiPhone6Solid MechanicsStress and StrainDynamicsKinematicsCurvatureImpulse AbsorbingA B S T R A C T이 연구에서는, CATIA V5R18를 사용하여 충격 완화에 용이한 스마트폰 프레임을 모델링하고, ANSYS를 사용하여 그에 가해지는 응력을 결정하기 위한 구조적 해석을 실시하였다. 또한 고체역학/동역학적 분석을 이용하여 현재의 스마트폰 프레임보다 충격 완화에 더 최적화된 프레임을 선정했다.평균적으로 이용되는 iPhone6를 기준으로 프레임을 변형하였다. 그 디자인으로 프레임에 가해지는 최대 응력을 결정함으로써 모델들 중 충격 완화에 최적화된 프레임을 찾아낼 수 있었다.연구 배경니켈과 니켈을 주성분으로 한 니켈 합금은 내부식성, 내열성 및 전연성 등이 우수하며 대기 중에서 부식되지 않고 내해수성 등의 여러 성질을 가지고 있다.니켈합금으로는 니켈-구리 / 니켈-크롬 / 니켈-몰리브덴 합금계 등 여러 종류가 있으며 니켈의 물리 및 기계적 성질과 합금의 첨가 원소 및 조성 등에 따라 많은 산업 분야에 널리 사용되고 있다. 가령, 니켈을 주성분으로 첨가 원소 중 구리의 성질에 따라 우수한 내열성과 내식성을 보일 수 있어 열교환기관이나 펌프부품 등에 응용되고 있다.이러한 여러 다양한 산업에의 응용을 위한 니켈 자체의 성질과 특성 진화를 위한 니켈 합금의 종류 및 조직, 용접법 등을 알아보고, 아직 공학적으로 해결되지 않은 단점(Weakness)을 보완하기 위한 개선을 위해 제조, 재료공학적으로 연구하는 것은 실로 중요하며, 이에 대해 고찰하는 것을 목적으로 둔다.니켈 합금의 특성니켈(Nickel)은 은백색의 강한 광택이 있는 금속이다. 철족 원소로 단단하며 륙에 사용된다.Ni-Fe 계Ni-Fe 합금에 C를 함유한 것은 Ni강이라 하며, 이것에 1%Cr 정도를 첨가하면 Ni-Cr강이 되어 용도도 다양하다. 순수 Ni-Fe 합금 (ferronickel)은 그 조성에 따라 여러 가지 특성이 있으며, 주로 전자기재료에 사용한다. Ni-Fe계는 3개의 고용체로 형성되며, 체심입방(BCC)구조와 면심입방 (FCC)구조로 이루어진다. 대표적인 합금으로는 인바(Invar), 엘린바(Elinvar), 플래티나이트(Platinite), 니컬로이(Nickalloy),퍼민바(Perminvar),하스텔로이(Hastelloy)등이 있고, 해당 합금 특징에 대해 더 자세히 알아보자.인바(Invar) :36%Ni-Fe의 불변합금으로 내식성이 좋고 열팽창계수가 20`C에서 철의 1/10 정도(0.9*10^-6)로 측량기구, 표준기구, 시계추, 바이메탈 등에 사용한다. 또한 인바(Invar)에 세슘 (Ce)을 처마하면 열팽창계수가 10^-7 정도로 대단히 작은 슈퍼인바(Superinvar)가 된다.엘린바(Elinvar) :Invar에 Cr을 첨가하여 개량한 것으로 (Ni(36%)+Cr(12%)+C(0.8%)+Mn(1~2%)+Si(1~2%)+W(1~3%)+Fe로 조성) 새로 탄성 계수의 온도에 의한 변화가 0에 가깝고 열팽창계수도 작기 때문에 정밀 계측기기, 전자기 장치, 각종 정밀부품에 사용된다.플래티나이트(Piatinite) :46%Ni-Fe 합금으로서 열팽창계수 및 내부식성이 백금(Pt)의 대체용으로 가능하며, 전구의 도입선 및 유리와 필라멘트의 봉착용에 사용한다.니컬로이(Nickalloy) :50%Ni-Fe 합금으로서 투자율 및 자장이 크고, 자심손실이 적으므로 해저 전선에 감아 자기유도계수를 증가 시킨다.퍼민바(Perminvar) :45%Ni-25%Co-7.5%Mo-Fe의 조성으로 고유저항값 및 항투자율이 매우 크고, 와류손실이 적다. 자기유도 코일의 자심으로 사용할 때 넓은 범위의 투자율이 일정한 자심이 요구되며, 이러한 특성을 항투자α,γ,δ 고용체로 형성되면, 고용체 α 및 δ는 체심입방(BCC) 구조를 이루고, γ고용체는 면심입방(FCC) 구조로 된다.이중 오스테나이트계 스테인리스 강에 대한 것이면 이 강은 철-크롬-니켈 3원계 합금이라 할 수 있으며, 16~25% Cr 및 7~20% Ni을 함유하는 강으로, 강력한 오스테나이트 상 안전화 원소인 니켈의 효과로 오스테나이트화 열처리 후에도 상온에서 100% γ-iron 타입 (FCC) 오스테나이트 조직이 유지되며, 내식성, 성형성 및 용접성 등이 매우 우수하여 가장 널리 사용되는 강이며, 대표적인 강은 18% 크롬 및 8% 니켈을 함유한 STS 304 강이다. 보다 내식성이 요구되는 경우 추가적으로 몰리브덴을 첨가하여( 예 : STS 316L),근본적인 상은 조직상에 변화가 없도록 크롬 및 니켈 함량을 조절하지만 약간의 δ-ferrite가 잔존될 수 있다. 오스테나이트 스테인리스 강에서 탄소의 고용도는 온도가 떨어짐에 따라 급격히 감소하기 때문에, 용접후 서냉시 400~850℃ 구간에서 크롬 탄화물이 결정립계에서 석출되고 내식성을 떨어뜨릴 수 있다. 이를 방지하기 위하여 저 탄소 함유(L-grade) STS강을 사용하게 되는데, 이 경우 강력한 오스테나이트화 원소인 탄소 함량이 작아 δ-ferrite 잔존 확률이 더 높아진다.오스테나이트 상이 준안정(metastable)상태로 매우 저온 상태로 냉각하거나 심한 소강성을 받으면 마르텐사이트상이 석출 될 수 있다.니켈과 저합금강저합금강은 용접 후 냉각되면서 약 800~500℃ 범위에서 오스테나이트-페라이트 변태를 하게 되는데, 이때 열역학적으로 에너지가 가장 높은 오스테나이트 입계에서 입계페라이트(Grain boundary Ferrite)가 가장 먼저 생성되고, 냉각이 더 진행되면서 오스테나이트는 침상 페라이트, 베이나이트, 마르텐사이트와 같은 저온상으로 변태하게 된다. 베이나이트 및 마르텐사이트와 같이 취성이 큰 조직은 강도를 높게 하는데 효과적이지만 저온인성을 크게 저하시키며, 침상 페Hyperlink "http://terms.naver.com/entry.nhn?docId=1099821&ref=y" 배소(焙燒)하여 목탄으로 환원시킴으로써 자연히 생긴 Hyperlink "http://terms.naver.com/entry.nhn?docId=1078685&ref=y" 니켈-구리 합금계와 내열성을 목적으로 하여 맨 처음에 전열선의 니크롬으로부터 출발해서 개량된 Hyperlink "http://terms.naver.com/entry.nhn?docId=1078685&ref=y" 니켈-크롬 합금계가 있으며, 이 밖에도 새로운 석출경화형 합금인 Hyperlink "http://terms.naver.com/entry.nhn?docId=1078685&ref=y" 니켈-베릴륨 합금계가 있다. 마지막으로는 대표적으로 퍼멀로이가 포함되어 있고 자기적 특성을 이용하는 니켈-철 합금계이다. 이제 ①니켈-구리 합금계, ②니켈-크롬 합금계, ③니켈-베릴륨 합금계, ④니켈-철 합금계에 대해서 더 자세히 살펴보겠다.① Hyperlink "http://terms.naver.com/entry.nhn?docId=1078685&ref=y" 니켈-구리 합금계니켈과 구리의 합금으로 캐나다 서드베리 지구에서 생산되는 자황철광석을 전로로 제련하는 과정에서 생성물을 배소하고, 목탄가루로 환원해서 얻은 구리와 니켈의 자연합금이다. Hyperlink "http://terms.naver.com/entry.nhn?docId=1078685&ref=y" 니켈의 내식성을 개량한 것이고, Hyperlink "http://terms.naver.com/entry.nhn?docId=1102832&ref=y" 보통강보다 강인하며 내식성을 요하는 구조재료로서 용도가 다양하다. 대표적으로는 모넬 금속이 있는데, 이 자연합금을 처음 얻은 캐나다 회사의 그 당시의 사장 이름을 따서 모넬 금속(Monel metal)이라고 하였다. 특히 이 모넬 금속은 기계적 성질이 좋고 내식성도 뛰어나, 콘덴서 튜브, 열교환기관, 펌 20세기 초 G. H. 엘멘과 H. D. 아놀드가 개발한 것으로, 철이21.5% 인 것을 78퍼멀로이라고 한다. 제조법은 암코철이라고 하는 순철에 전해(電解) Hyperlink "http://terms.naver.com/entry.nhn?docId=1078685&ref=y" 니켈을 첨가해 융해한다. 적당한 열처리 방법으로는 900~950℃로 1시간 유지하고, 시간당 100℃ 이하의 속도로 냉각하는 방법이 있다.이 외에도 Ni-Si계 합금, Ni-Mo계 합금 등은 내산성이 강하고 화학 기계 등에 사용된다. 또한 Nickel 합금의 종류는 고용체 강화형 합금과 석출강화형 합금으로도 나눌 수도 있다. 고용체 합금에는 앞에 설명했던 니켈, 크롬, 몰리브덴 합금계의 Hastelloy 합금들이, 석출강화형에는 앞에 설명했던 인코넬이 있다. 각각을 좀 더 자세하게 살펴보겠다.고용체 강화형 합금NICKEL γ상을 Cr, Mo, W 등으로 강화하는 것으로, 일반적으로 Cr을 많이 함유시켜 내산화성이 뛰어나고 용접성도 좋다. HASTELLOY- X, INCONEL 600, INCONEL 625 등이 여기에 해당된다.1) Hastelloy B-2 (Ni-28% Mo-2% Fe)각종 산중에서 가장 부식성이 강한 염산에 대하여 내식성이 있고, 가공성과 용접성을 겸비한 합금이다. 그러나 이 합금은 용접 열영향부의 입계 부근에 탄화물의 석출에 의한 Mo결핍층을 생성하여 입계 부식(knife line attack)을 일으킨다. 이 합금은 Fe량을 낮추고 (2.0% 이하) C량 및 Si량도 낮춤으로써(C 0.025% 이하, Si0.10%이하) 용접한 그대로 사용할 수 있는 개량 합금이다. 또 순도가 높아진 결과 내전면부식성, 성형성이 향상하고 용접시의 고온 응고균열 감수성이 낮은 특징이 있다. 또한 황산, 인산, 초산, 개미산 등의 환원성 산에 견디며 특히 염산에 대하여 강하다. 비산화성의 염이나 할로겐화합물에 대해서도 내식성이 좋고 공식성, 내응력부식, 균열성도 우수하다. 따라서 고온•T9

공학/기술| 2018.11.24| 11페이지| 2,000원| 조회(217)

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공학/기술| 2018.11.24| 2페이지| 1,000원| 조회(82)

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