금속유리의 결정화, 준결정화(Crystallization and quasicrystallization of bulk metallic glasses)

전문가 제언

□ 1968년 H. S. Chen이 Au-Ge-Si 계 합금을 급랭시킬 경우 유리특성이 나타나는 것을 발견한 이래 금속유리는 미래의 신소재로 기대를 받고 있다. 금속유리는 금속과는 달리 불규칙적인 원자배열을 하고 있기 때문에 이방성이나 결정결함이 없고 고강도, 고인성의 기계적 특성, 부식성이 스테인리스에 비해 백만분의 1에 불과한 초내식성, 고투자율의 자기적 특성 또 가공이 용이한 온도영역을 가지고 있어 향후 꿈의 신소재로 기대하고 있다.

□ 최근 X-선 및 중성자를 이용하여 금속유리 중에도 아주 미세한 국소구조가 존재하는 것이 확인되었다. 이 국소구조는 수~수십 원자로 구성되며 원자배열이 규칙성(결정과 같은)이 있으며, 이 국소구조가 금속유리의 열적특성 및 결정화와 긴밀한 관계가 있는 것이 확인되었다.

□ 금속유리와 유사한 높은 강성재료로 준결정구조재료가 최근 알려졌다. 1984년 미국 표준국의 John Kan 교수가 발견한 이 구조는 원자가 주기적으로 대칭성을 띈 원자배열구조를 갖고 있다. 준결정구조 역시 비정질 재료와 같이 강성이 좋은 반면 비정질재료에 비해 깨지기 쉬운 단점이 있다. 그러나 전기전도도가 낮고 부식성이 강한 장점이 많아 합금소재로 관심이 집중되고 있다.

□ 현재 준결정 구조재료에 관한 연구는 미국, 일본, 한국이 치열한 각축전을 벌려왔으나, 2002년 연세대학교 김도향 교수팀이 준결정 마그네슘합금을 개발하여 이 분야 세계 기술을 선도하고 있으며 현재 자동차, 비행기 등에 적용기술을 개발 중이다. 본래 마그네슘합금은 알루미늄보다 가볍고 전자파를 잘 차단하는 성질을 가진 반면 내식성, 내열성 문제로 상용화가 어려웠다. 금번 김 교수 연구결과는 아연과 이트륨을 첨가한 준결정구조로 강도가 1.5배, 연신율이 2배 이상 향상되었으며 고온에서도 합금변화가 적어 성형성이 획기적으로 향상되었다.

□ 여기에서는 비정질 금속에 천이금속을 첨가하여 과냉각액체 상태가 나타나는 것을 확인했으며 이 과냉각 액체의 안전성을 특이한 국소구조의 존재 때문인 것도 밝혀냈다. 또한 온도가 상승하면서 나타나는 초정은 이 국소구조에 따라 결정되는 것도 아울러 밝혀져 지금까지 규명되지 못했던 과냉각 액체의 결정화 기구가 완전히 규명되었다.

저자

SAIDA Junji

자료유형

학술정보

원문언어

일어

기업산업분류

재료

연도

2005

권(호)

75(1)

잡지명

금속(A112)

과학기술
표준분류

재료

페이지

28~33

분석자

오*갑

분석물

• 금속유리의 결정화, 준결정화.pdf [173,333 byte]

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