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NTIS 바로가기기계저널 : 大韓機械學會誌, v.57 no.6, 2017년, pp.42 - 46
유승화 (KAIST 기계공학과) , 김재민 (KAIST 기계공학과) , 이상륜 (KAIST 기계공학과)
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핵심어 | 질문 | 논문에서 추출한 답변 |
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일반적으로 소재의 미시구조 어떤 구조로 나눌 수 있는가? | 일반적으로 소재의 미시구조는 그림 1(a)와 같이 결정(crystalline)과 비정질(amorphous) 구조로 나눌 수 있다. 대다수의 금속은 많은 원소를 섞어서 급격히 냉각시켜 금속유리상태(metallic glass)를 만들지 않는 이상 결정구조로 이루어져 있고, 원자들은 서로 간의 방위(orientation)에 따라 세기가 크게 변하지 않는 금속결합으로 이루어져 있다. | |
거시 소재는 결정 성장 및 가공공정에 따라서 많은 전위를 포함하는데, 크기가 나노미터에 가까울 수록 전위밀도가 달라지는 이유는? | 거시 소재는 결정 성장 및 가공공정에 따라서 많은 전위를 포함하게 되고, 전위가 활주할 수 있는 외부 응력을 부여하면 전위의 활주에 의한 소성 변형 거동이 나타나게 된다. 그러나 소재의 크기가 나노미터에 가까워질수록 부피에 대한 표면의 비율이 급격히 증가하고 대상 재료의 내부에 존재하는 전위 밀도가 달라지게 된다. 외부응력이 전위의 움직임에 미치는 힘 및 전위와 전위 사이의 힘은 전기장이 전하에 미치는 힘 및 전하와 전하 사이의 힘과 수학적인 유사성(analogy)이 있다. | |
금속재료가 취성이 아닌 연성을 띄는 이유는? | 결정 구조를 지닌 거시 소재의 항복은 슬립 면(slip plane) 상에 있는 모든 원자들의 결합을 한꺼번에 끊을 필요없이 전위(dislocation)의 슬립 방향(slip direction)을 따라 존재하는 단일선 상의 원자결합을 끊는 낮은 에너지만 필요한 전위의 이동에 의해 야기된다[그림 1(b)]. 공유결합 혹은 이온결합으로 이루어진 결정재료의 경우 상온에서 전위의 이동이 어려워서 취성(brittle)을 띄는 경우가 많은 반면 원자결합의 세기가 방위에 따라 크게 달라지지 않는 금속결합으로 이루어진 대다수 금속은 원자 단위의 슬립이 용이하여 전위의 이동이 수월하기 때문에 연성(ductile)을 띄게 된다. 면심입방(face-centered cubic) 혹은 체심입방(body-centered cubic)결정 구조로 이루어진 대다수 금속소재는 전위가 결정 내에서 움직이는 자유도를 이해하면 소성 변형을 모사할 수 있다. |
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