알루미늄 합금의 용체화에 따른 재료 특성의 변화를 살펴보고, 용체화 시킨 합금을 시효시켜, 시효시간에 따른 합금의 경도변화를 관찰함으로써 석출 경화현상을 이해한다. 또한 도출해낸 결과를 미세조직 사진과 비교해 봄으로써, 석출경화에 따른 경도변화를 미세조직의 변화와 함께 관찰해 볼 수 있다.
Polishing
보통 금속 실험을 할 때 가장 먼저 하는 일이 polishing을 하는 일이다. 고체의 표면을 다른 고체의 모서리나 표면으로 문질러 매끈하게 하는 것을 말한다. 이때 2개의 면을 비벼댈 때, 어느 쪽이 먼저 평평해지는가 하는 문제는 비벼대는 물질의 굳기가 아니고 녹는점이 낮은 쪽이 먼저 평활해진다.
polishing 할 때는 우선sand paper(사포)로 먼저 한다. sand paper는 숫자가 클수록 거칠기가 고운 것이라서 작은 숫자에서 큰 숫자로 올려가면서 한다. 이 때 직각으로 돌려가면서 연마해야 전체적으로 고르게 되며, sand paper로 어느 정도 연마한 뒤 polishing machine에 쓰는 전용 천으로 연마해야 표면이 좀 더 부드럽고 반짝거리게 된다. 이 때에는 2개의 면 사이에 산화철 산화크롬 산화알루미늄 탄화규소 산화망간 등의 분말을 물에 소량 희석시켜서 연마재로 사용한다.
실험 방법
1. 실험 과정
1) Al합금(Cu-4.5%함유, Al2024)을 1㎝정도의 크기로 자른 후, 다시 절반으로 잘라 모두 6개의 시편을 준비한다. (Cutting)
2) 530℃ 온도에서 용체화 처리 후, 6개의 시편을 모두 물에다 냉각시킨다.(이때 모양변화는 없고, 구리가 알루미늄내에 용체화된 상태이다.)
3) 한 개의 시편은 용체화만 시키고, 나머지 5개의 시편을 150℃의 온도에서 각각 시효 유지시간을 달리하여 시효과정을 거친다.
4) Mounting하기 전에, Polishing할 면을 선정하여 사포로 거친부분을 처리한다.
5) 경화제와 에폭시레진을 10 : 3.5의 비율로 섞어 적당히 열이 날때까지 저어준다.
6) Mounting한 시편이 Cup으로부터 잘 빠져나오도록, Cup 안쪽에 WD40을 미리 발라준다.
7) 각 시편을 시효시간에 맞게 구분한 뒤, 한 컵에 3개씩 배치한다.
8) 만들어 놓은 에폭시액을 적당한 높이까지 부어준다.(시편이 살짝 잠길정도로 부어주되, 사포질할 때 불편함이 없도록 약간의 여유를 두는 것이 좋다.)
9) 에폭시가 굳을때까지 서늘한 곳에 보관한다.
10) Polishing을 하기 전에 사포 굵기에 따라 면을 연마한다.
11) 가장 굵은 사포(#150)부터 면을 갈아 점차 얇은 사포로 바꿔나가되, 다음 단계시에는 이전 연마 자국의 직각방향으로 갈아주고 이전 자국이 없어질 때까지 면을 갈아준다.
12) 한 방향으로의 사포가 끝날때마다 초음파 세척을 한다.
13) 같은 방법으로 2000번까지 과정을 반복한다.
14) 천패드를 사용해서 연마제(0.3μ)와 물을 뿌려가면서 면을 Polishing한다.
15) 현미경을 통해 조직을 관찰해 본다.
16) HF와 H2O를 적절한 비율로 섞어(HF-0.5㎖, H2O-99.5㎖) 부식액을 만든 뒤 솜에 묻혀 각각 45초씩 에칭(Etching)한다. (적절한 에칭을 통해 미세조직을 쉽게 관찰할 수 있다.)
17) 에칭이 끝나는 데로 증류수에 담근 후, 알콜로 에칭엑을 깨끗이 씻어낸다.
18) 현미경으로 미세조직을 관찰해보고, 시효시간에 따른 조직변화를 찾아 변화가 두드러진 곳을 중점적으로 조직사진을 찍는다.(미세조직사진-현미경200배, 사진80배)
19) 경도측정을 위해 한번 더 Polishing과정을 거친다.
20) 미소경도계인 비커스 경도계를 사용해 경도를 측정하고, 수치를 기록한다.(경도측정은 시편당 3번씩 하고, 수치차이가 너무 크게날 경우 한번 더 측정한다.)
21) 용체화 처리 및 시효시간에 따른 미세조직과 경도의 차이를 서로 비교해본다.
[재료공학실험]알루미늄 합금의 석출경화 레포트
1. 실험 목적 알루미늄 합금의 용체화에 따른 재료 특성의 변화를 살펴보고, 용체화 시킨 합금을 시효시켜, 시효시간에 따른 합금의 경도변화를 관찰함으로써 석출 경화현상을 이해한다. 또한
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