반응형 신소재기초실험 | 이원계 합금의 제조 및 분석 TIP 융점이 낮은 이원계 합금을 직접 제조하고, 유도결합플라즈마 방출 분광법(ICP-AES)을 이용하여 합금의 조성을 정확하게 분석하고 제조한 조성과 비교 확인한다. 실험 방법 1. 실험 과정 1) 도가니 제작 ① 유리관을 필요한 길이(길이150～170㎜ 정도)로 줄을 이용하여 절단한다. ② 유리관을 절단한 면은 날카로우므로 불로 살짝 가열하여 모서리를 둥글게 만든 후 냉각한다. ③ 불의 세기는 연료가스와 산소를 혼합하여 세기를 조절한다. ④ 냉각된 유리관의 한쪽을 센불로 가열하여 녹여서 막는다. 막은 부분에 구멍이 없도록 도구를 사용하여 완전히 막는다. ⑤ 모양을 둥글게 하기 위하여 센불로 가열하여 녹인 후 입으로 적당한 세기로 불어 성형한다. 이때 너무 세게 불면 부풀어 올라 터져버리기 때문에 바람.. Engineering/신소재 공학 2023. 12. 6. 주조공학실험 | Al-Si합금의 용탕처리 TIP 1. Al-Si합금 주조시 용탕의 탈가스 처리와 주변 압력에 따른 응고 조직 변화를 살펴보고 이 변화가 주물의 어떤 기계적 성질에 영향을 끼칠 수 있을지 생각해보자. 2. Al-Si합금 주조시 Sr과 Ti-B를 첨가하는 것과 냉각 속도가 조직의 모양에 어떤 영향을 나타내는지 살펴보고 이 변화가 주물의 어떤 기계적 성질에 영향을 끼칠 수 있을지 생각해보자. 실험 방법 1. 실험 과정 1) Al-Si합금 용탕을 위의 조건에 따라 GBF처리 전, GBF처리 5분후, GBF처리 20분후로 나눈 다음, 각 용탕들을 대기 조건과 진공(감압) 조건에서 각각 응고시킨 후 그 조직을 관 찰하고 D.I값을 측정하여 비교해본다. 2) Al-Si합금 용탕을 아무것도 첨가 하지 않은 것, Al-Sr 100ppm만큼 첨가.. Engineering/신소재 공학 2023. 4. 29. 신소재공학실험 | Li-Ni-Co-Al-O Cathode Electrode 실험 배경 현재 사회는 핸드폰 및 노트북과 같이 이동성이 큰 전자기기의 사용이 증가됨에 따라 이차전지의 사용이 증가되고 있습니다. 특히 전기 자동차 등 이차전지를 사용하는 분야가 넓어지면서 더 많은 이차전지에 대한 연구가 필요합니다. 많이 상용되고 있는 양극활물질은 LCO, NCM, LMO, LFP, NCA 등이 있습니다. 현재 가장 많이 사용되고 있는 LCO는 층상 구조이고 수명 또한 길지만 최근 코발트 가격의 폭등으로 축전지 비용이 높아지고 코발트로 인한 환경오염이 문제가 되고 있습니다. 또한 구조적 불안정으로 중대형 전지에서 사용하기 어렵습니다. NCM의 경우 현재 많은 연구가 진행되고 있는 양극재입니다. LMO는 작동전압이 높지만 전지용량이 낮고 스피넬 구조를 갖고 있어 구조적 불안정성의 단점을 .. Engineering/신소재 공학 2023. 3. 24. 공업기초실험 | 세라믹 성형 및 소결 TIP 성형/소결하여 제작한 시편의 밀도와 미세구조의 변화를 조사한다. 소결체의 밀도를 Archimedes(액중 칭량법)의 원리를 이용하여 체적 밀도, 겉보기 밀도, 기공률(open porosity) 등으로 측정하여 조사한다. 실험 배경 단위 부피당 물질의 질량을 밀도(density), 4˚C 의 물에 대한 어떤 물질의 상대밀도를 비중 (specific gravity)이라 한다. 밀도의 단위는 SI 단위 계에서는 kg/㎡이지만, cgs 단위 계인 g/㎤ 가 주로 사용된다. 비중은 무차원의 양이며, 표준대기압 하 4˚C 물의 밀도는 0.99997g/㎤ 이므로 cgs 단위로 표시된 밀도와 비중과는 수치적으로는 거의 같으며, 같은 의미로 쓰인다. 금속의 밀도는 백금과 같이 20g/㎤ 이상인 것부터 Li와 같이.. Engineering/신소재 공학 2023. 3. 20. 박막공학실험 | 이온스퍼터링과 탄소코팅 TIP 실리퍼 웨이퍼 기판 위에 진공증착법을 이용한 탄소코팅과 이온 스퍼트링법을 이용한 금코팅을 성막함에 있어 진공증착과 이온스퍼터링의 원리에 대해 알아보고, 횟수와 시간 변수에 따른 박막의 형태와 두께와의 상관관계를 알아봄에 있다. 이온스퍼터링 고에너지입자를 이온화된 아르곤 가스등의 기체를 이용하여 음극에 충돌시켰을 때 충돌에너지가 충분히 큰 경우에는 음극을 구성하고 있는 물질의 표면에서 원자를 떼어낼 수 있게 된다. 이것을 공업적으로 응용한 것이 스퍼터링이다. 그림 3에서 보이는 것과 같이 이온이 매우 높은 에너지를 가지고 음극 물질에 출돌하게 되면 충돌 주변의 원자들에게 에너지가 전달되고, 이 때 전달되는 에너지가 원자들간의 결합력보다 크다면 원자들 중 일부는 결합을 끊고 외부로 튕겨 나가게 된다... Engineering/신소재 공학 2023. 3. 9. 신소재공학실험 | Cu와 Sn의 합금 제조 및 분석 TIP 본 실험에서 Cu와 Sn의 9:1 합금을 제조하고 분석하는 실험을 하였다. 미세조직관찰(Microstructure), XRD(상 분석), 경도 측정과 같은 분석방법을 통하여 제조한 합금이 어떤 특징을 나타내고, 이론값과 실제실험값을 비교분석해 보고자 한다. 분말 야금 공정 금속재료를 용융된 금속으로 주조하거나, 연화온도에서 단조하는 대신에 금속 분말로 가공하는 방법이다. 1. 장점 ① 비교적 간단한 공정으로 복잡한 형상의 제품을 만들 수 있다. ② 주조에 비해 낮은 온도에서 작업이 가능하다. ③ 각성분의 배합기가 정확하고 또 분말의 혼합이 균일하면 균일한 재질의 제품을 얻을 수 있다. ④ 고용도가 거의 없는 경우에도 합금이 가능하다. ⑤ 손쉽게 다공질 재료를 얻을 수 있다는 것이다. 2. 단점 ①.. Engineering/신소재 공학 2023. 2. 12. 신소재공학실험 | 금속의 열처리(탄소강의 열처리) TIP 탄소함량(SM20C, SM45C)과 각각의 냉각방법에 따른 미세조직의 모양과 경도를 측정하여 비교해본다. 실험 방법 1. 실험 과정 1) SM20C, SM45C 시편을 각각 1～1.5㎝ 간격으로 3개씩 준비한다. 절단할 때 시편에 열의 영향이 없도록 절단한다. 2) 5℃/min으로 850℃까지 올려준다. 이 때 850℃까지 올려주는 것은 탄소강이 오스테나이트를 형성하도록 하기 위함이다. 온도를 850℃로 두 시간을 유지한 후 각각 수냉, 공냉, 노냉으로 냉각시켜준다. 이 때 수냉과 공냉에 비해 노냉은 식히는데 오랜 시간이 걸린다. 3) 냉각 후 mounting을 하기 전에 거칠게 잘린 시편의 한쪽 면을 사포로 평평하게 만들어준다. 4) mounting mounting에는 hot mounting과 .. Engineering/신소재 공학 2022. 12. 11. 신소재설계입문 | 탄소강의 조직 시편 TIP 금속(탄소강) 시편을 채취하여 관찰면을 균일하게 연마하고 미세한 조직을 관찰함으 써 그 곳에 나타나는 상, 결정립의 형상 및 분포상태, 크기 또는 결함 등을 측정하여 조직과 기계적 성질의 관계를 연구한다. 탄소강의 성질 1. 탄소강의 물리적 성질 : 탄소강의 물리적 성질은 탄소 함유량, 열처리, 기계 가공 의 차이 등에 따라 상당히 변화한다. 2. 탄소강의 기계적 성질 : 세로 탄성 계수, 가로 탄성 계수, 푸아송 비는 어느 것이 탄소 함유량에는 거의 관계없이 일정하지만, 일반적으로 기계적 성질은 탄소 함유량, 열처리, 가공 등의 영향을 받아 광범위 하게 변화한다. 금속현미경 금속·합금·세라믹 등과 같이 불투명한 물질의 구조를 관찰하기 위한 현미경, 반사형 현미경 이라고도 한다. 식물·동물의 세포.. Engineering/신소재 공학 2022. 12. 10. 신소재공학실험 | 탄소강의 열처리 TIP 탄소 함유량이 다른 두 금속을 열처리 과정을 거치고 3가지 방법(노냉, 공냉, 수냉)으로 냉각시킨 후, 냉각 과정을 통한 조직의 변화를 관찰하고 경도에 미치는 영향을 알아본다. 열처리 냉각방법 1. 노냉 : 강을 열처리한 후, 노 내에서 비교적 늦은 속도로 냉각 시키는 것 2. 공냉 : 강을 고온에서 가열하여 오스테나이트화 시킨 후 공기 중에서 냉각 시키는 것 3. 수냉 : 열처리한 탄소강을 노에서 빼내어 물에 집어넣어 냉각 시키는 것 실험 방법 1. 시편 준비 실험을 위해 봉상의 SM20C와 SM45C를 쇠톱을 이용하여 약 1.0cm 정도의 시편으로 3개씩 자른다. 이때, 쇠톱과 강의 마찰로 인해 잘려진 시편이 뜨거울 수 있으니 주의한다. 시편 관찰의 용이함을 위해 톱으로 잘라 생긴 거친 면 중.. Engineering/신소재 공학 2022. 12. 6. 반도체공정실험 | Cleaning & Oxidation, Photolithography, Dry etching, Metal Deposition, Annealing(Silcidation) Cleaning & Oxidation MOS CAP을 제작하는 전체의 공정에서 첫 번째 공정에 해당하는 ‘Wafer cleaning & Oxidation’ 공정을 실시한다. 산화 온도를 고정하고 산화 시간을 조정 하였을 때 Oxide 층의 두께 변화에 어떤 영향을 주는지 확인하여본다. 1. 실험 과정 1) BOE(Buffered Oxide Etchants) 용액을 이용하여 기존에 존재하는 Oxide층과 Wafer의 표면 유기물, 이온, 금속 물질을 화학적으로 제거한다. 2) QDR (Quick Drain Rinse) - DI 용액을 이용하여 헹군다. 3) Spin Dryer - 30분 동안 700rpm 속도로 회전시켜 Wafer 표면의 물기를 완전히 제거한다. 4) 세정 용액의 웨이퍼 표면 부착 상태 확.. Engineering/신소재 공학 2022. 9. 18. 반도체공정실험 | Cleaning & Oxidation, Photolithography, Dry Etching, Metal Deposition Cleaning & Oxidation 먼저 Wafer Cleaning Process를 통해 Native Oxide와 Wafer 표면의 유기물, 이온, 금속 물질 등등의 이물질들을 제거한 뒤 Oxidation Temperature를 1000℃로 고정하고 Time을 조정하면서 실험변수가 Oxide 두께에 어떤 영향을 미치는지 알아보는 실험이다. 이때 Ellipsometry를 이용하는데 투명한 박막과 기판의 경계면에 반사하는 빛의 반사율과 편광각을 측정함으로서, 박막의 굴절율과 두께를 동시에 구할 수 있다. 1. 실험 방법 1) 실험변수 설정 ① Oxidation Time – 2시간, 4시간, 6시간 2) Wafer Cleaning ① 100방향성 p-type Si wafer 준비 ② BOE(Buffered .. Engineering/신소재 공학 2022. 9. 17. 반도체공학실험 | 반도체 패터닝 실험 기구 및 장치 1. 실험 장비 먼저 왼쪽 동그란 원통모형이 메인챔버(main chamber)이다. 메인챔버에서는 식각이 일어난다. 메인챔버 아래는 진공펌프가 존재하여 메인챔버를 진공상태로 유지시켜주는 장치가 있다. 진공펌프 쪽에서는 기체의 압력을 조절 할 수 있는 밸브가 따로 있다. 오른쪽 표면코팅및식각장치 아래에 메인 스위치가 존재하고, 그 아래에는 기체가 흐름을 조절 할 수 있는 컨트롤러가 있다. 그 아래에는 진공펌프와 기체가 흐르는 통로의 밸브를 온오프 할 수 있는 버튼이 있고 그 아래는 플라즈마를 생성시킬 때 얼마만큼의 power을 줄 수 있을지 조절하는 파워 컨트롤러가 있다. 2. 실험 시약 1) Silicon wafers : 고순도의 실리콘을 녹여 절단 연마 등의 공정을 거친 얇은 실리콘.. Engineering/신소재 공학 2022. 9. 10. 신소재공학실험 | 진공 및 박막 실험 진공의 이용 현재 전구나 각종 진공관을 비롯하여, 진공 속에서 물질을 증발시켜 그 속에 놓아 둔 물체 표면에 균일한 막을 입히는 진공증착법(眞空蒸着法)이 개발되어 렌즈의 반사방 지막이나 반사경 제조 등 광학공업에 획기적인 기술상 진보를 가져왔다. 또 진공 상태의 물질은 가열하지 않아도 잘 건조되므로, 혈액 보존을 비롯하여 페니 실린 등 고온으로 가열하면 효력을 잃어버리는 약품 농축 등에도 진공기술을 응용하 고 있으며, 비타민을 파괴하지 않고도 식품을 건조시키는 기술도 개발되어 임상의학· 약품공업·식품공업에 크게 이바지하고 있다. 진공의 측정 진공의 정도는 일반적으로 진공 용기속에 남아 있는 기체의 압력으로 표현되는데 우 선 압력을 직접 측정하는 경우와 기체가 지닌 다른 물리적 특성을 이용하여 간접적으 로.. Engineering/신소재 공학 2022. 9. 3. 신소재공학실험 | 박막 실험 현재 magnetron sputter는 반도체, LCD 등을 포함하는 microelectronics 산업에서 박막 형성을 위한 주요 장비로 널리 쓰이고 있으며, 소자의 고집적화 및 대형화 추세에 따라 그 이용가치는 더욱 증대되고 있다. 본 연구에서는 TFT-LCD용 color filter제조시 ITO 박막 형성을 위해 사용하는 magnetron sputter내부의 플라즈마 분포 및 ion kinetic energy에 대한 해석을 실시 하였으며, ITO target의 erosion형상의 원인을 실험결과와 비교하였다. magnetron sputter은 target에 가해지는 기본 전압에 의해 target과 shield 혹은 target과 substrate 사이에서 생성될 수 있는 플라즈마 사이의 전위차에 의.. Engineering/신소재 공학 2022. 9. 2. 신소재공학실험 | 탄소강의 열처리에 따른 미세조직 및 경도 비교 TIP 열처리를 이해한 후 다른 열처리에 따라 같은 조성을 갖는 탄소강이 변화하는 미세구조와 경도 차이를 이해하는 것. 열처리 열처리란 재료에 가열과 냉각의 조작을 통하여 우리가 원하는 성질로 변화시키는 것을 말하며 동일 재료라도 열처리에 따라 그 적응성은 광범위하게 변화 할 수 있다. 열처리를 통하여 모든 산업기계, 구조물 , 모든 소성가공, 형상물 등에 적용하여 그 성질이 적합하도록 변화시킬수 있게 된다. 이와 같이 열처리는 모든 금속을 취급하는데 없어서는 안 될 중요한 기초 기술이다. 열처리의 목적으로는 1) 경도나 항장력을 확대시킨다. 2) 조직의 연화 및 기계 가공에 적합한재료로 만든다. 3) 조직을 미세화하여 방향성을 작게 하고 편석이 작고 균일한 상태로 한다. 4) 중간 풀림 열처리를 통하여.. Engineering/신소재 공학 2022. 8. 31. 신소재공학실험 | 가공경화, 열처리, 냉각시 경도값의 변화 재료시험법 수업 중 로크웰 경도시험기를 이용하여 표준시편의 경도값을 측정하는 실험을 하였었다. 실험을 하던 중 과연 반복적인 외부의 힘을 받은 시편의 경도값은 어떠한 결과를 보일지 호기심이 생겼다. 그리고 온도를 변화시킨 시편의 경도값은 또 어떻게 될 것인가도 궁금해졌다. 다시 말해, 시편을 냉각 하였을 경우 와 열처리를 한 경우에 경도값의 차이를 알고 싶었다. 그 궁금증을 풀기위해 가공경화, 열처리, 냉각시 경도값의 변화로 설계목적을 정했다. 실험 방법 1. 실험 과정 1) 표준 : 로크웰 경도기를 이용하여 표준시편 경도값을 측정 2) 가공경화 준비된 구조물을 이용하여 일정한 무게의 추(1.0731㎏)를 일정한 높이(0.735m)에서 일정하게 낙하시켜 반복적인 하중(mgh=7.73㎏·m/sec2 )을 .. Engineering/신소재 공학 2022. 8. 27. 신소재공학실험 | Al-Cu의 석출경화에 따른 경도측정 TIP Al-Cu(98%-2%) 시편을 균일하게 연마하고 미세한 조직을 관찰하 고 상, 결정립의 형상 및 분포상태, 크기 또는 결함 등을 관찰하고 열처리 시간에 따른 경도변화를 측정하는 것이 목적이다. Al-Cu계 합금 공정온도에서 Al은 5.7% Cu를 고용한다. 온도가 강하함에 따라 용해도는 감소하여 400℃에서 1.5%, 200℃에서 0.5% Cu를 고용한다. 따라서 4% Cu합금을 500℃부근까지 가열한 후 급랭하면 과포화 상태의 고용체를 상온에서 얻을 수 있다. 이러한 과포화상태는 대단이 불안하므로 제 2상을 석출하려는 경향이 크며 시간이 경과함에 따라 경도, 강도가 증가한다. 이를 상온시효(natural aging)라고 한다. 상온보다 약간 높은 온도(100～150℃)로 가열하면 이러한 현상이.. Engineering/신소재 공학 2022. 8. 23. 합금공정실험 | 석출 경화 TIP 동일 조성에서 다른 시효온도 일 때와 다른 조성에서 동일 시효온도 일 때의 Al-Cu-Mg-Mn합금의 경도 변화를 알아본다. 석출 강화란 열처리 과정을 통하여 과포화 고용체로부터 제2상을 석출시켜서 강화시키는 현상을 말하는 것이다. 석출 강화가 일어나기 위해서는 온도에 따른 고용도의 차이가 있어야 한다. 즉, 고온에서는 제2상이 고용되어야 하고 온도가 감소함에 따라 제2상의 고용도가 감소해야 한다. 제2상에 의한 강화의 크기는 제2상 입자의 분포에 따라 달라지며, 제2상 입자의 형상, 부피분율, 평균 입자 직경 및 평균 자간 거리가 강화의 정도를 나타내는데 중요한 인자이다. 기지(matrix)와 석출물(precipitate)의 특성이 합금의 여러 가지 성질에 어떻게 영향을 미치는가 하는 것에 대하.. Engineering/신소재 공학 2022. 8. 20. 이전 1 2 3 다음 반응형
