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[2020 여름호] 1 - 신소재공학과가 본 캠핑

  • 김태호
  • 2020-09-11 07:21:03

2020 SUMMER 공대생이 보는 세상 1

신소재공학과가 본 캠핑
Dept. of Materials Science & Engineering




캠핑1

와~ 오랜만에 캠핑 와서 신선한 공기도 맡고 너무 좋다!

일단 텐트부터 쳐볼까?
먼저 텐트의 뼈대 역할을 하는 폴을 고정하고, 앗! 실수로 폴을 밟아버렸네!
어? 내가 밟았는데도 아무 이상이 없잖아?
아, 이 폴은 두랄루민 Duralumin 폴이었지!

두랄루민은 항공기에 쓰이기도 하는 합금으로, 알루미늄, 망가니즈, 마그네슘과 소량의 크로뮴으로 이루어진 합금이야. 원래 알루미늄은 매우 가벼웠지만 강도가 너무 낮아 사용할 수 없었는데, 두랄루민의 합성으로 알루미늄의 활용도가 크게 높아졌지.

재료를 강화하는 방법에는 크게 4가지가 있어



  • 재료를 강화하는 방법
    • 결정립 미세화
    • 고용체 강화
      • 치환형
      • 침입형
    • 변형 경화
      • Forging
      • Rolling
      • Drawing
      • Extrusion
    • 석출 경화

먼저 결정립 미세화는 미세 결정의 크기가 작아져 개수가 많아지면 결정립의 방향에 따라 운동 방향이 바뀌어야 해서 변형이 잘 일어나지 않는 것을 이용한 강화 방식이야.

다음으로 고용체 강화는 불순물을 추가해 합금 형태로 만드는 것으로, 크기가 다른 원자가 들어가면 원자 배열이 뒤틀려 전위의 이동이 제한되는 것을 이용한 강화 방식이야. 이 고용체 강화는 또 치환형침입형으로 나뉘는데, 끼어 들어가는 원자의 크기가 크면 치환형, 작으면 침입형으로 결정되지.

다음은 변형 경화인데, 보통 매우 낮은 온도에서 진행되어 냉간 가공이라고도 해. 이 가공은 힘을 가해 압축하는 Forging, 펴주는 Rolling, 늘려주는 Drawing, 압축하는 Extrusion 과정으로 진행돼. 이 가공 이후에는 변형이 일어날 부분들이 서로 얽혀 단면적이 작아지고, 강도가 증가하는데 가공이 된 정도는 다음과 같은 방식으로 계산하지.

$$\%CW = {{A_0 - A_d} \over {A_0}} \times 100$$
$A_0$ : 가공하기 전 단면적
$A_d$ : 가공한 후 단면적

마지막은 두랄루민 강화에 사용된 방식으로 석출 경화라고 해. 석출 경화는 금속이 포화되어 있는 상태에서 열처리 과정을 거치며 기존의 상과 다른 물질이 생겨 (금속)재료가 단단해지는 방식이야. 두랄루민뿐만 아니라 다른 알루미늄 합금이나 베릴륨구리 등에서도 활용되는 방식이지!

으…. 텐트도 치고 설명도 했더니 너무 졸리네!
텐트에서 한숨 자야겠다. 그럼 이만 안녕!


공대생이 보는 세상 2 - 물리학과가 본 캠핑 편으로 이어집니다.

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ALIMI 25기 신소재공학과 김태호

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