반응형 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. 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. 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. 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. 주조공학실험 | Al-Mg-Si계 합금의 결정립 미세화 TIP 1. Al-Mg-Si계 합금에 Zr원소를 첨가 2. 합금의 응고과정에서 첨가량에 따른 냉각곡선을 분석하고 미세조직을 분석한다. Al-Mg-Si 합금 특징과 조직 1. 우수한 성형성과 높은 강도를 가진다. 2. 다른 알루미늄 합금에 비해 우수한 압출성, 표면처리성을 가진다. 3. 강한 가공에 견디며, 복잡한 형상의 주조를 할 때 적합하다(Si). 4. Mg과 Si를 첨가하여 강화 석출물(Mg2Si)을 형성한다. 5. 우수한 기계적 성질을 가질 수 있다 (시효경화성 특성) 실험 방법 1. 합금화 : Al - Mg – Si계 합금, Zr 첨가 2. GBF처리 : 불활성(Ar)가스 사용, 용탕내 수소 및 불순물 제거 3. 냉각곡선 분석 : Zr 첨가량에 따른 초정핵 생성온도 비교 4. 주조곡선 분석 : .. Engineering/신소재 공학 2022. 6. 11. 신소재공학실험 | 미세 조직 관찰 및 화상분석 TIP 전자현미경 중에서 재료의 표면 형상을 고배율로 관찰할 수 있는 주사전자현미경(scanning electron microscope)의 사용법과 이를 위한 시편 준비 방법, 미세조직의 화상분석 방법 등을 배운다. 플라즈마 코팅 본질적으로 Ion Beam Sputtering은 Diode Sputtering의 한 유형이다. 일반 플라즈마를 대신하여 가변적인 에너지를 갖는 넓은 이온빔 소스는 target쪽으로 가속화된 이온을 제공한다. Target과 기판은 일반적으로 평행하고 이온이 45도로 주입된다. 튕겨져 나간 target원자는 박막으로 기판 위에 증착된다. 더욱이 활동적인 배경가스를 사용하면, 반응성 이온빔 스퍼터링이 가능하다. 이 기술은 자성물질의 박막을 필요로 하는 용도에 매우 성공적이었다.(일반.. Engineering/신소재 공학 2022. 3. 23. 신소재공학실험 | Casting of Al-Si alloy. - 알루미늄 합금강 본 실험은 Al-Si 합금의 주조와 이 합금의 개질화 처리를 통해서 기공의 변화, Si plate가 합금 내에서 어떻게 변하는가를 알아 보기 위한 실험이다. 실험은 총 5번 진행 하였으며, 1번 시편은 Al-Si 합금, 2번 시편은 질소 기체로 버블링을 하고, 3번 시편은 Sr을 첨가, 4번 시편은 Fe를 첨가, 마지막으로 5번 시편은 Mn을 첨가해서 각각 600g의 잉곳을 주조 하여 시편의 조직을 관찰하고 분석 하였다. 실험 방법 1. 실험 공정 1) 전기로에 12kg의 Al-Si합금을 용해 한다.용탕 온도(770°C), 용탕 분위기 온도(760°C)(용해 작업 및 주조 작업은 위험성 때문에 실험실 조교님께서 직접 하셨음.) 2) 600g의 용탕을 금형에 주조한다.(1번 시편) 3) 남은 11400g의.. Engineering/신소재 공학 2022. 3. 1. 신소재공학실험 | ZnO 바리스터와 YSZ 나노 분말 바리스터의 정의 바리스터(Varistor)는 Variable Resistor의 약어로 인가전압에 따라 저항이 변하여 비직선적인 전압-전류 특성을 나타내며 MOV(Metal Oxide Varistor), VDR(Voltage Dependent Resistor)로 불리기도 한다. 바리스터는 보호하고자 하는 부품이나 회로에 병렬로 연결하여 과도전압이 증가하면 낮은 저항 회로를 형성하여 과도전압이 더 이상 상승하는 것을 막아준다. 실험 방법 1. ZnO계 바리스터 제조 공정 1) ZnO바리스터 - 칭량 및 볼밀(ZnO 바리스터를 고상합성법으로 합성을 진행) ① 10Φ볼 200g 5Φ볼 150g을 칭량 ② ZnO 베이스로 Bi2O3 1㏖%와 CO3O4 1/3㏖%를 첨가하여 총 30g의 분말을 만들 기 위하여 칭량.. Engineering/신소재 공학 2021. 5. 17. 신소재공학실험 | 태양전지 TIP 태양전지의 원리인 광전효과를 이해하고, pn접합에서 일어나는 과정을 분석해본다. 광원의 거리와 입사각에 따라 달라지는 I,V를 바탕으로 I-V커브, P-V커브를 그려 광전효과의 차이를 태양전지 매개변수로 분석한다. 태양전지 태양전지는 태양의 빛에너지를 전기에너지로 변환시켜 전기를 발생하는 전기변환 장치이다. 그래서 배터리와는 다르게 전기를 축적하는 기능은 없다. 빛에너지를 전기에너지로 바꿀 수 있기 때문에 원자력발전소나 화력발전소로부터 전기를 생산하는 방식보다 친환경적으로 전기를 생산할 수 있다. 태양전지는 원자 수준에서 태양광에너지를 직접 전기로 변환시키는 반도체 화합물 소자이다. 사용되는 재료는 단결정 실리콘, 다결정 실리콘, 비정질 실리콘으로 만들어진다. 태양전지는 pn접합으로 이루어진 다이.. Engineering/신소재 공학 2021. 3. 10. 신소재공학실험 | 면저항 TIP 1. 도체, 반도체의 전기적 특성을 이해하고 면저항을 측정하여 비교한다. 측정된 면저항을 비저항, 전기전도율로 변환하는 법을 익히며, 면저항과 비저항의 차이에 대해 알아본다. 2. 먼저 이 실험의 목적은 비저항, 면저항 등의 개념을 확실히 알고, 서로 다른 시편의 면저항을 측정한 후 각각의 시편의 면저항이 왜 다른지 생각해보고 어떤 재료를 사용하여 설계하고자 할 때 가장 적합한 재료를 선택할 수 있는 능력을 키우는데 목적이 있다. 면저항 전체적으로 균일한 두께를 갖는 얇은 박막에서 두께가 매우 작다면 2차원적인 면으로 생각할 수 있다. 그때 단위면적당 저항을 면저항이라고 한다. 단위는 Ω/sq 로 나타낸다. sq는 미터법이 아닌 별도의 단위로 무한대의 면적으로 해석하는 것이 일반적이다. 면저항 값.. Engineering/신소재 공학 2021. 3. 9. 신소재공학실험 | 열전대를 이용한 온도 측정 TIP 1. 서로 다른 두 종류의 금속의 기전력 발생을 이용한 온도 측정 장치(열전대)로 온도를 측정할 수 있다. 2. 열전대의 특징과 원리에 대한 이론을 습득할 수 있다. 3. 온도와 기전력 사이 관계를 이해 할 수 있다. 열전소자 크게 전기저항의 온도 변화를 이용한 소자인 서미스터, 온도 차에 의해 기전력이 발생하는 현상인 제베크효과를 이용한 소자, 전류에 의해 열의 흡수(또는 발생)가 생기는 현상인 펠티에효과를 이용한 소자인 펠티에소자 등이 있다. 서미스터는 온도에 의해 전기저항이 크게 변화하는 일종의 반도체소자로서, 전기저항이 온도의 상승에 의해 감소되는 NTC 서미스터(negative temperature coefficient thermistor), 온도 상승에 의해 저항이 증가 하는 정온도계수.. Engineering/신소재 공학 2020. 11. 26. 이전 1 2 다음 반응형
