반응형 재료공학실험 | Thermocouple(열전대) 제작 및 온도측정 TIP 열공학에서 가장 기본적 성질인 온도를 측정하는 방법은 여러 가지가 있으나 비교적 간단한고 측정범위가 넓은 열전대(thermocouple)를 사용하여 결선법 및 측정방법을 익히며 온도와 기전력을 파악하여 각종 온도계의 측정원리와 그 특성을 이해하도록 한다. 열전대 두 종류의 금속선 양단을 접합시켜 양단접점에 온도차를 주면 이 온도차에 따른 열기전력이 발생한다. 이 열기전력을 직류밀리볼트계나 전위차계로 측정하여 온도를 표시하는 온도계이다. 서로 다른 두 종류의 금속도체에 폐회로가 형성되도록 결합하고, 두 결합사이에 온도차이를 유지하면 폐회로 내에 기전력이 발생한다. (seeback effect) 이렇게 한쪽(냉접점)을 정확하게 0℃로 유지하고, 다른 한쪽(측정접점 또는 온접점)을 측정하려는 대상에 놓.. Engineering/재료 공학 2020. 12. 10. 재료공학실험 | Thermocouple을 이용한 온도측정법 TIP 재료의 상변화에 영향을 주는 변수들(온도, 압력, 조성) 중 실제 실험에서 가장 크게 작용하는 변수는 온도이다. 실제 실험 및 산업현장에서 가장 널리 쓰이는 Themocouple을 이용하여, 매우 높은 온도에서의 재료의 온도를 측정해보고, 나아가 재료의 변태점 측정방법, 상분석방법을 알아본다. 제베크효과(Seebeck effect) 2종류의 금속 또는 반도체의 양 끝을 접합해 폐회로를 구성하고 온도차이를 주게되면 회로에 열기전력을 일으킨다. 이방법을 이용해 열전대개발이 이루어지게 되었다. 즉, Seebeck effect는 두 개의 정점이 각기 다른 온도에서 유지되는 하나의 루프 안에 두 개의 각기 다른 전도체가 결합되어 있을 때 전류가 생기는 것을 말한다. 두 개의 물체가 각각 다른 free el.. Engineering/재료 공학 2020. 12. 7. 재료공학실험 | 열전대 TIP 1. 열전대는 2종류의 금속을 접속한 양단에 온도차를 주면 열 기전력이 발생하는 지벡 (seebeck)효과를 이용한 온도센서로 공업적으로 가장 많이 사용하고 있다. 열전대의 종류에는 300 ℃정도인 낮은 온도를 측정하는 구리-콘스탄탄, 1000 ℃정도의 온도를 측정하는 크로멜-알루멜 등이 있다. 2. 본 실험에서는 열전대의 원리를 이용한 온도측정원리 및 방법을 이해하고 수치해석적인 방법을 이용하여 전류의 값을 정확한 온도로 계산할 수 있는 능력을 배양한다. 열전대에 있어서 온도에 따른 열기전력의 값을 평균하여 최소자승법으로 온도와 전압과의 방정식을 세워보고 관계를 살펴본다. 열전대(thermo couple) 1. 개념 1821년 독일의 물리학자. T.J. Seebeck이 구리와 안티몬 사이에서 발.. Engineering/재료 공학 2020. 12. 5. 재료공학실험 | 2원계 합금의 열분석 TIP 2원계 합금(Pb․Sn)의 열분석 실험을 통하여 상태도에서의 상의 변태에 대한 이해를 증진시키는데 그 목적이 있다. 열분석 실험에 재료를 가열 또는 냉각시키면서 그 물체의 온도를 측정해가면 온도의 시간적 변화는 일반적으로 평활한 곡선으로 나타난다. 그러나 물질이 전이점을 갖거나 분해하듯이, 어떤 상변화가 있을 때는, 곡선은 그 온도에서 정지점 또는 이상변화를 보인다. 따라서 이 곡선에 의해 상변화나 반응의 생성 등 각종 변화를 알 수 있다. 이 방법이 열분석이다. 물질의 녹는점․응고점․분해점 또는 합금의 상전이 등의 연구에 사용되며, 기준물질과 시료를 동시에 가열하면서 두 물질 사이에 생기는 온도차를 측정하여 시료의 열적 특성을 해석하는 시차열분석도 이용된다. 시차열분석이란 정속승항온 과정에서 시.. Engineering/재료 공학 2020. 12. 2. 재료공학기초실험 | Pb-Sn 상태도 그리기 TIP Cold Juntion을 사용하여 로내의 온도 혹은 전위차를 측정하여 Pb-Sn의 상태도를 직접 그려봄으로써 상태도를 이해하는데 목적이 있다. 상태도(Phase Diagram) 특정 합금계의 미세조직과 상의 구조를 조절하는 것에 대한 많은 정보를 가지고 있는 상태의 변화를 나타낸 그림을 말한다. 리 상태도를 평형도 또는 구성도라고도 한다. 많은 미세조직들은 상변태를 통하여 나타나며, 온도 변화(일반적으로 냉각)에 따라 상의 변화가 일어난다. 한 상에서 다른 상으로 바뀌기도 하며, 기존의 상이 사라지거나 새로운 상이 나타나기도 한다. 상태도를 통하여 이러한 상변태와 이에 따라 나타나는 미세조직(평형 또는 비평형)을 예측할 수 있다. 평형상태도는 온도와 조성 및 상의 양(평형 상태에서의) 사이의 관계.. Engineering/재료 공학 2020. 11. 27. 재료공학실험 | 세라믹 수축률 측정 TIP 세라믹 재료의 소결 전, 후의 dimension을 측정함으로써, 소결 거동을 살펴보고 세라믹 부품 또는 제품을 제조할 경우 최종제품의 크기를 결정할 수 있도록 한다. 소결(Sintering) 금속이나 세라믹 재료가 기공을 포함하고 있는 물질의 기공 안으로 이동하도록 녹는점 아래에서 열처리하는 것을 말하며, 분말체(粉末體)를 적당한 형상으로 성형한 것을 가열하여 서로 단단히 밀착하여 고결(固結)하는 현상을 소결이라 한다. 일반적인 고층진체의 소결 공정에서는 고체 상태의 분말을 성형체 속에 넣고 프레스로 적당히 눌러 단단하게 만든 다음 그 물질의 녹는점에 가까운 온도로 가열했을 때 가루가 서로 접한 면에서 접합이 이루어지거나 일부가 증착(蒸着)하여 서로 연결되어 한 덩어리로 된다. 다공성 제품 혹은 .. Engineering/재료 공학 2020. 11. 27. 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, KIC)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.. Engineering/재료 공학 2020. 11. 23. 재료공학기초실험 | 세라믹의 곡강도(Flexural strength)측정 TIP 세라믹 부품에 대한 일반적인 강도 측정법인 곡강도(굽힘강도)를 측정한다. 대부분의 세라믹스가 취성파괴를 하는데 취성 파괴 재료의 강도는 그 재료에 있는 결함들의 크기에 의해 결정이 되는데, 시편마다 이 결함들의 크기가 일정하지 않고 어떤 분포를 이루고 있기 때문에 이에 따른 결과로 같은 시편에서 잘라 만든 시편들도 그 강도가 일정하지 않고 통계적 분포로 나타난다. 어떤 취성파괴 재료 시편의 강도라는 것은 그 시편에 있는 결함 중 가장 심한 결함이 나타내는 가장 낮은 강도 값을 말하는 것이다. 재료에 하중이 걸린 경우, 재료가 파괴되기까지의 변형 저항을 그 재료의 강도라고 한다. 강도는 인장, 압축, 비틀림과 굽힘 강도 시험을 통해 알 수 있다. 실험 방법 1. 실험 과정 1) 강도를 측정할 시편을.. Engineering/재료 공학 2020. 11. 19. 재료공학기초실험 | 세라믹의 고상합성 세라믹 분말 합성법 1. 고상 합성법 : 고체 상태의 출발물질을 이용하여 고온에서 열처리 함으로써 원하는 분말을 합성 2. 액상 합성법 : 여러 종류의 출발물질 원료를 용매에 녹인 후, 용해도 감소 및 가수-축합 반응을 통하여 분말 합성 3. 기상 합성법 : 기체 상태의 출발물질의 응축을 이용하여 분말을 합성하는 방법 장점 단점 고상 합성법 - 비교적 간단하다 - 비용이 싸다 - 광범위한 입자 크기 분포 - 오염되기 쉽다 - 거친 입자 크기 - 구성 변동 액상 합성법 - 균일한 분포의 분말을 밀입으로 작게 만들 수 있다 - 비교적 적은 응집 - 입경 및 입자모양 제어 가능 - 균일한 입도 - Coating 가능 - 비싸다 - 공정 제어가 어렵다 - 대량생산하기가 어렵다 실험 방법 1. 실험 과정 1) L.. Engineering/재료 공학 2020. 11. 16. 재료공학실험 | 냉각곡선을 이용한 2원계(Pb-Sn) 합금상태도 작성 TIP 본 실험에서는 Pb-Sn의 합금 조성의 비율을 달리하여 일정의 고온이상으로 가열 후 냉각을 하면 냉각 곡선을 얻을 수 있는데, 이 곡선을 통하여 각 합금별 조성에 따른 변태점을 파악하고 Pb-Sn 2원계 합금의 상태도의 윤곽을 그리고 그에 따른 성질 및 특성을 파악하는 것이 이번 실험의 목적이다. 냉각곡선 순금속이나 합금이 용융상태로 있는 온도에서 고체가 되는 온도까지 냉각됨에 따라 나타나는 온도변화를 시간에 따라 표시한 곡선이다. 순금속의 냉각곡선의 경우 응고온도에 도달할 때까지는 평탄하게 떨어지다 응고온도에 도달한 후 일정 시간동안 수평으로 있게 된다. 이는 금속이 액체상태에서 고체상태로 변하는 과정을 나타내며, 이때 응고잠열이 소모된다. 합금의 경우는 특수한 경우를 제외하고는 냉각시 용체로부.. Engineering/재료 공학 2020. 11. 9. 재료공학실험 | 용접 열영향부의 미세조직 관찰 및 미소경도 측정 TIP 1. 용접 열영향부의 미세조직 관찰 및 미소경도 측정. 2. 용접 열영향부의 미소경도 측정. 열영향부의 경도 1. 일반적으로 본드부에 인접한 조립역의 경도가 가장 높고 이 값을 최고 경도 값이라 한다. 2. 최고 경도치는 일반적으로 냉각속도에 비례하며 냉각속도가 증가할수록 경도 역시 증가한다. 3. 냉각조건이 일정하면 강재성분으로 나타나며 등가탄소량 또는 탄소당량을 사용하면 편하다. 4. 탄소당량 ① IIW(국제용접학회) 및 BS2462 : Ceq(%) = C + Mn/6 + (Cr+Mo+V)/5 + (Ni+Cu)/15 ② AWS(미국용접학회) : Ceq(%) = C + Mn/4 + Ni/20 + Cr/10 + Cu/40 + Mo/50 + V/10 ③ WES(일본용접협회) : Ceq(%) = C .. Engineering/재료 공학 2020. 6. 5. 재료기초실험 | 마그네슘, 중탄소강 미세조직관찰 - 미세조직검사 TIP 1. 금속시편을 준비하여 조직 관찰할 면을 균일하게 경면 가공한 뒤 에칭을 통해 미세한 조직을 검사함으로써 그 곳에 나타나는 상, 결정립의 형상 및 분포상태, 크기 또는 결함 등을 측정하여 각 금속들의 조직의 모양과 특성을 파악하는데 그 목적이 있다. 2. 탄소강, 스테인리스 304강, 마그네슘합금강 등 3가지 금속 시편을 가지고 그 조직을 관찰하기 위해 시편 절단에서부터 마운팅, 연마, 폴리싱, 엣칭에 이은 현미경 조직관찰 및 조직 촬영까지의 과정을 익히고 실습하는 하여 보고서 작성요령을 익히는데 그 의의가 있다. 실험 방법 1. 재료의 절단, 시편 채취 실험을 하기 위해, 재료를 각 조마다 절단하여 배분하는데, 스테인리스강은 함석가위로 잘라서 나누고, 중탄소강과 마그네슘합금은 절단기로 잘랐다... Engineering/재료 공학 2020. 5. 9. 고체재료실험 | 금속 미세 조직 검사 TIP 1. Normalizing과 Quenching의 금속 열처리 실험을 통해서 준비된 시편의 미세조직을 Polishing과 Etching을 통해 연마한 뒤 광학현미경을 통해 관찰하고, 열처리 방법에 따라 변하는 금속 미세조직에 대해서 학습하는 것을 목적으로 한다. 2. 동일 금속에서 시편의 열처리 방법에 따른 미세조직의 변화와 그 미세조직의 결정입자의 크기와 형상 등의 특징을 관찰하고 이것이 금속의 경도나 연성 등의 특징과 어떤 관련이 있는지 학습한다. 동소체 같은 종류의 원소로 구성되어 있지만 분자식이나 구조가 다른 물질, 즉 원자 번호는 같지만 중성자수가 다른 홑원소 물질을 동소체라고 한다. 즉, 단위분자를 구성하는 원자수가 다른 것, 또는 같은 화학조성을 가지지만 원자의 배열상태·결합양식이 다른.. Engineering/재료 공학 2020. 5. 5. 재료기초실험 | 재료 조직 분석 - 미세 조직 분석 TIP 재료시험의 기초과정이며 준비과정인 시편 준비 과정(절단, 성형, 연마, 부식)을 익히고 광학현미경에 의한 조직을 관찰하여 이론과 비교분석한다. 실험 방법 1. 절단 1) 대부분의 금속재료는 고속냉각절단기로 절단한다. (절단하기 전에 바인드에 금속재료를 제대로 물려주고, 절단 시에 힘을 너무 줘서 시편이 틀어지거나 절단기의 날이 망가지지 않게 불똥이 조금 튈 정도로만 당겨준다) 2) 연마하기 용이하게 적당한 두께로 절단하여준다. (높이는 시편의 길이보다 작게) 2. 성형 1) 못, 나사와 같은 크기가 작은 시편이나 시편의 가장자리를 관찰할 때 성형을 실행한다. 2) 열경화성 수지나 냉간 경화제에 고착시킨다. 3) 시편에 따라 온도와 압력, 그리고 고착 재료를 선택한다. 3. 연마 1) 조연마 ① 절.. Engineering/재료 공학 2020. 5. 1. 재료공학실험 | DSC-TGA를 이용한 유기재료의 열적 특성 분석 TIP TGA와 DSC 분석을 통해 특정 단량체와 이로부터 중합된 고분자 재료의 특성을 파악한다. 열분석 "열분석"이란 ICTAC(International Confederation of Thermal Analysis and Calorimetry)에서 정의한 바에 의하면, "온도의 함수로써 재료의 물리적·화학적 특성을 측정하는데 사용되는 일련의 분석기법"을 말한다. 즉, 열을 가하여 어떤 단일 물질이나 혼합물, 반응성 화합물의 물리 화학적 특성을 측정하는 실험방법을 일컫는다. 아울러 온도 외에도 시간, 질량 등의 함수로써 재료의 물리화학적 특성과 기계적 물성을 측정하게 된다. 열분석에 의해 측정되는 주요 재료특성은 시료의 전이온도, 질량, 크기, 엔탈피(enthalpy), 점탄성(viscoelastic) .. Engineering/재료 공학 2020. 1. 18. 재료공학실험 | 수혈합성법에 의한 ZnO Nanorod 합성 ZnO의 특징 산화아연(Zinc Oxide)은 고무의 가황촉진제, 안료, 도료, 인쇄잉크, 화장품, 의약품, 치과재료등 오래전부터 사용되어 왔으며, 최근에는 반도체, 광반도성, 압전성, 계면성질을 이용한 전자사진용 감광제, 자외선차단제, 촉매, 센서, 표면강성파필터, 배리스터등 다양한 용도로 개발되어 새로운 소재로서 주목받고 있다. ZnO는 부분적으로 이온결합의 특성을 가지며 Zn 원자가 산소원자에 전자를 주는 경향을 보인다. 따라서 Zn 원자로만 구성된 (0001)면은 상대적으로 양전하를 띄게 되고, 산소원자로만 구성된 (0001)면은 음전하를 띄게 된다. 이러한 결합특성으로 인하여 Zn 층은 산소 층에 비해 상대적으로 큰 표면 에너지, 빠른 성장속도, 큰 부식 및 마모저항성을 가진다. 특징으로는 ① .. Engineering/재료 공학 2020. 1. 12. 재료공학실험 | 유연 전자소자를 위한 은 나노 와이어 투명 전극 제작 실험 방법 1. 기판 세척 1) 투명 전극을 만들 기판(슬라이드 글라스)을 세척 하는 과정으로, 맨 처음 아세톤에 슬라이드 글라스를 담가 초음파 세척기에 넣어 5분간 세척한다. 2) 다시 한번 기판을 DI water혹은 Isopropanol에 담가 초음파 세척기에서 5분간 세척을 반복한다. 3) 세척기에서 꺼낸 기판을 반응성이 낮은 질소 에어건을 이용하여 표면의 아세톤이 남지 않도록 잘 불어준다. 2. Spin coating 1) 세척을 끝낸 기판을 spin coater의 vacuum chuck 위에 올려 놓은 뒤, 진공을 잡아주어 기판을 고정시킨다. 2) 은 나노와이어 용액을 기판 위에 충분히 뿌려준다. 3) Spin coater를 원하는 rpm으로 설정하여 solvent가 충분히 증발 할 수 있도록 .. Engineering/재료 공학 2020. 1. 8. 재료공학개론 | Photolithography and Hall effect Photolithography 어떤 특정한 화학약품(Photo resist)이 빛을 받으면 화학반응을 일으켜서 성질이 변화하는 원리를 이용하여, 얻고자 하는 pattern의 mask를 사용하여 빛을 선택적으로 PR에 조사함으로써 mask의 pattern과 동일한 pattern을 형성시키는 것이다. Photolithography는 일반사진의 film에 해당하는 photo resist를 도포하는 PR 도포공정, mask를 이용하여 선택적으로 빛을 조사하는 노광공정, 다음에 현상액을 이용하여 빛을 받은 부분의 PR을 제거하여 pattern을 형성시키는 현상공정으로 구성된다. Cleaning 공정 Wafer에 잔류한 유기, 무기질의 불순물(solvent, hydrous, ionic contamination) 등.. Engineering/재료 공학 2020. 1. 5. 이전 1 2 3 4 5 다음 반응형
