금속의응고

소개글

금속의응고에 대한 보고서 자료입니다.

목차

1. 이론

2. 실험방법

3. 실험기구 및 시약

4. 주의 및 참고사항

5. 실험 결과의 처리

6. 토의해 볼 사항

7. 관련 이야기

8. 참고문헌

본문내용

에 의한 가지가 생기는 경향이 있고, '제2상가지상'이라고 일컬어지는 성장형태에 도달한다.
◆ 주물의 Macro 조직
주물 또는 ingot의 단면을 macro etching해서 그 macro 조직을 보면 주물의 표면부 즉 주형면에 가까운 부분에서는 비교적 미세한 결정립으로 이루어진 층이 보이는 경우가 많다. 이것을 칠(chill)층이라 한다. 그 내부에서는 주상정이 주물 중심부를 향하여 발달한다. 주상정은 내부로 성장할수록 조대화하는 경향이 있다. 더욱 주상정대의 안쪽에서는 등축정이 존재한다. 이를 칠(chill)정대, 주상정대, 등축정대로 이루어진 주소 macro 조직이 전형적이라고 생각되지만 합금종류 또는 주조조건에 의해서 이를 3개 부분에서 어느 것은 나타나지 않는 경우도 있다. 또 응고완료 후 상온까지 냉각하는 도중의 온도에서 각 상이 다량으로 석출하거나 또는 고상변태에 의해서 새로운 상의 결정이 생성되면 상온의 micro 조직은 응고완료 후의 주조조직과는 다르게 된다. 예를 들어 Al 청동 또는 황동에서도 상의 다량 석출에 의해 냉각도중에 조직이 크게 변한다. 따라서 응고완료 직후 고온으로부터 급냉하지 않는한 micro 조직은 변화한다. 그러나 macro 조직의 경우는 micro 조직이 변화하여 2상조직으로 되어도 macro 결정립계는 보존되는 것이 많고 선명한 macro조직은 아니라 하더라도 응고완료시의 모양을 알 수 있다.
◆ 칠(chill)층의 생성
용융금속을 주형에 주입하면 주형에 접한 주물이나 ingot 표면에 미세결정립으로 된 칠층이 생성되는 것이 많다. 비교적 최근에 있어서 칠층 생성메카니즘도 주목되어 칠층생성에 관계하는 요인이 알려지고 있다. 즉 Bower 와 Flemings 은 그을음으로 피복한 강제의 주형에서 얇은 시편을 주조해서 칠생성을 관찰한 결과 시료표면부에 생긴 미세결정립은 가지상구조이고 이를 결정립은 용융금속의 유동에 의한 증식메카니즘에 의해 발생한 것으로 단정했다. 여기서 만약 유동이 완만하면 미세결정립이 생기지 않는다.
◆ 주상정대의 생성
칠층에서 발생한 각 결정립의 방위는 임의의 방향을 갖는다. 그런데 가지상성장의 우선방위는 입방정금속에서는 <100>이므로 열흐름방향에 평행한 <100>방위를 갖는 결정립이 가장 잘 성장하여 그것이 경사진 결정립보다 선행하고 또 성장과 함께 옆방향으로도 수지상 가지가 나누어져 성장하므로 결국 주상정으로 되어 조대하게 발달한다.
또 입방정금속에서는 주상정이 늘어나는 방향은 <100>이지만 이<100>방향은 열전도에도 가장 형편이 좋은 방향이다. 입방정에서는 없고 조밀 6방정의 아연(Zn)합금에서는 chill 주형에서 우선 가능한 결정은 수지상의 우선성장방위가 <1010>방향이므로 칠주형면 부근에서는 수직으로 저면(0001)이 먼저 발달하지만 주괴내부의 주상정에서는 저면(0001)은 칠면에 평행한 위치를 갖는 것이 보고되고 있다.
◆ 등축정의 생성
주물의 ingot의 단면 macro 조직을 보면, 주상정대의 안쪽에 등축정이 나타나는 것이 자주 있다. 이들 등축정의 성인에 대해서는 새로운 핵생성에 의한 것으로 보는 Winegard 등의 조성적 과냉설이 있다. 즉 그림 3과 같이 응고계면에서 액상쪽에 조성적 과냉이 생기고 시간 t1에서 t2로 되면 계면이 거리 a인 위치에서 핵생성온도에 도달하여 여기서 새로운 핵생성에 의한 결정립이 생기고 이들이 등축정으로 성장한다고 본다.
8. 참고문헌
1) 금속재료, 나경안, 전기연구사, P.421~427.
2) 재료공학개론, 김일수 외3, 반도출판사, P.24~26
3) 재료과학, Barrett/Nix/Tetelman, 지성출판사, P.135~161

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합금,   Al-Cu,   상태도,   응고