금속재료 Part.1 - 과제 제출용

▣ 금속재료, 세라믹스의 대표적인 원자결합형태에 대하여 기술하고, 각각의 결합형태가 재료의 특성에 미치는 영향에 대하여 기술하시오.

 

1. 금속재료.

1) 대표적인 원자결합형태는 금속결합이다.

2) 금속 결합은 최 외각 전자가 가지는 고체상에서 특정한 원자에 구속되어 있지 않고 금속내부를 비교적 자유롭게 돌아다닌다.

3) 재료의 특성에 미치는 영향 다음과 같다.

  - 방향성이 없다.

  - 이온, 공유 결합보다 녹는점과 결합에너지 낮다.

  - 강도와 인성이 높아서 충격에 강하다.

  - 전기전도도 및 열전도도가 우수하다.

  - 금속 광택을 가진다.

 

2. 세라믹스.

1) 대표적인 원자결합 형태는 이온결합 또는 공유결합이다.

2) 이온결합이란?

  - 한 원자로부터 다른 원자로 전자가 이동해서 이온을 만들어 coulomb의 힘에 의해 결합되는 것이며, 비방향성을 가진다.

  - 강한 양전하(금속) 원소와 강한 음전하(비금속) 원소 사이에 형성된다.

  - 대표적인 예는 Nacl이다.

3) 공유결합이란?

  - 원자가 전를 서로 공유함으로써 꽉 채워진 전자배치를 만든다.

  - 방향성을 가진다..

  - 대표적인 예는 SIO4이다.

4) 재료의 특성에 미치는 영향

  - 전기적 중성을 나타내므로 전기전도도 및 열전도도가 낮다.

  - 녹는점이 높다.

- 취성이 강하다.

  - 산화물이기 때문에 화학적으로 안정하다.

 

 

▣ 고체 결정 내에 존재하는 결함의 종류 및 특성에 대하여 기술하시오.

 

1. 점 결함(Point Defects)

1) 공공 (Vacancy)

  - 원자 배열에서 원자분실에 의해 형성되는 빈 격자 점이다.

2) 자기침입(Self interstitial)

  - 결정 원자가 규칙성을 벗어나 침입 형 자리로 이동한 것이다.

  - 기 침입 형의 발생은 공공을 같은 수만큼 형성된 것이다.

3) 불순물(Impurities)

    - 치환형 고용체(Substitution) : 결정크기가 같고, 결정크기가 15% 이내이다.

    - 침입형 고용체(Interstitial) : 침입형 원자크기가 작아야 한다..

 

2. 선 결함 (Line Defects)

1) 몇몇 원자들이 제대로 배열되지 않아 생기는 선형, 또는 1차원적인 결함(전위).

① 칼날전위(Edge Dislocations).

  - 격자가 반결정면을 따라 찌그러진 것이다.

  - 버거스 벡터와 수직이다.

② 나선형 전위(Screw Dislocations).

  - 전단력으로 인해 발생 한다..

  - 버거스 벡터와 평행하다.

③ 혼합형 전위(Mixed Dislocations).

  - 나선형 전위와 칼날 전위의 중간 상태이다.

3. 계면 및 부피 결함 (Interfacial &  Volume Defects)

① 외부표면 (External Surface).

  - 표면 원자의 불완전한 결합 상태가 표면 에너지를 유발 한다.

② 결정립계 (Grain Boundary).

  - 고각 입계 (High Angle Boundary).

  - 소각 입계 (Low Angle Boundary).

③ 쌍정립계: 두 격자가 정확한 대칭을 이루고 있는 결정립 사이의 계면.

  - 기계적 쌍정, 어닐링 쌍정.

④기타 다양한 계면 결함.

  - 적층 결함, 상 계면(Phase Boundary), Domain Wall.