재료공학실험 | 세라믹의 경도와 인성의 측정

 

 

 

TIP

 

 

다이아몬드 피라미드 형상의 압자를 사용하는 DVK-2S Hardness Tester를 사용하여 재료의 경도 및 파괴인성을 측정하고 세라믹 재료에서 균열전파에 대한 저항을 나타내는 물성인 파괴인성(Fracture Toughness, K_IC)을 DVK-2S Hardness Tester를 이용하여 IF법으로 측정한다.

 

 

 

경도는 압입식, 긁기식, 충격식등이 있는데 본 실험에서는 압입식을 이용하였다. DVK-2S Hardness Tester를 이용하여 대면각 136°의 정사각형 다이아몬드 입자를 이용하여 시편에 압흔을 낸 후 그 압흔의 대각선길이 d×, dy를 측정하여 경도값을 구한다.

 

파괴 인성은 파괴에 대한 저항을 나타내는 물성으로 세라믹 재료에서 굽힘강도와 함께 가장 많이 측정된다. 그 방법으로는 IF, IS, DT, DCB, SENB, CN, SEPB법 등이 사용되고 있는데, 본 실험에서는 시험방법이 간단하고 시편의 특별한 형태가 필요하지 않아 가장 널리 사용되고 있는 IF법을 이용했다. 세라믹 재료의 표면에 경도기의 압자를 어느 이상의 하중으로 압입하면 재료 표면과 수직한 방향으로 radial crack이 생기는데 IF법은 비커스 경도기 압자의 압입으로 형성된 이러한 crack의 길이(cx, cy)를 측정하여 인성을 결정하는 방법이다.

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실험 방법

1. DVK-2S Hardness Tester로 경도와 인성을 측정한다

1) 경도를 측정할 시편을 polishing 한다.(15, 6, 1㎛의 diamond suspension 사용)

 

2) Hardness Tester 의 전원을 켜고 전구에 불이 들어오는지 확인한다 (조명의 조도는 낮게 시작해서 점점 밝게 조절한다) / 그리고 Warming-up 시킨다

 

3) 시편을 시편대 위에 올리고 초점을 맞춘다.

 

4) Holding Time(25sec)과 Loading Speed(150㎛/sec)를 결정하고 하중(10㎏)을 선택한다.

 

5) 대안렌즈의 두선을 맞추고 Reset Key를 눌러 영점을 조정한다.

 

6) Lens에서 indenter로 바꾸고 Start를 누른다.(불이 들어옴)

 

7) Indenter가 위로 올라오고 Start button에 불이 꺼지면 다시 렌즈로 바꾸고 대안렌즈의 선을 움직여 압입흔의 양꼭지점에 맞춘후 Read button을 누른다.(가로 세로를 두 번 Read하면 HV값이 나온다.)

 

8) 압입에 의해 형성된 크랙의 길이를 구한다.

 

9) 시편을 내리고 전원을 끈다.

 

2. 파괴인성 시험

경도 측정실험과 같은 방법으로 하되 경도를 측정하고 동시에 압입에 의해 형성된 crack길이를 측정한다.

 

 

 

[재료공학실험]세라믹의 경도와 인성의 측정 레포트