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나노결정금속의 결정립 크기에 따른 변형거동과 Hall-Petch식의 성립 한계

전문가 제언: ○ 결정립 크기()에 따른 강도(σ)의 변화는 다음과 같은 Hall-Petch방정식으로 표시되어 결정립이 미세할 수 록 강도는 증가한다.

○ 이와 같은 Hall-Petch방정식은 결정립계에 의한 슬립변형의 차단으로 설명되는 강화기구를 정량적으로 표시하는 식이므로 재료의 기계적 특성연구에 많이 활용된다.

○ 철강재료나 알미늄합금과 같은 구조용재료에서는 높은 강도와 인성이 요구되며 이를 달성하기 위한 결정립 미세화 수법으로서 ECAE법(Equal channel Angular Extrusion), ECAR법(Equal channel Angular Rolling), MDF법(Multi-Directional Forging)과 같은 강가공법이 많이 연구되고 있다.

○ 본 논문은 수㎚~수십㎚ 범위의 극미세 결정립을 갖는 합금(Ni-W계)에서 Hall-Petch식이 성립하지 않는 결정립 한계와 변형기구의 변화를 규명함으로써 종래재료가 갖는 한계특성을 극복하는 단서를 제공하고 있다.

○ 특히 나노결정재료에서 변형속도와 압력을 높힘으로써 강도의 증대가 가능하고 비정질과 나노결정이 합성된 복합재료 창제가 가능함을 시사하고 있어 재료연구의 새로운 장을 제시하고 있다.

○ 그러나 장차 나노결정재료의 실용적 응용에는 이를 대량으로 생산하는 문제가 기술적 장애가 될 것이다. 현재는 박막이나 리본의 형태로 나노결정립의 실험실적 제작이 가능하나 이를 벌크화하는 문제, 양산화하는 문제는 앞으로 해결해야 할 기술적 난제이다.

저자: Trelewicz, JR; Schuh, CA; AF Trelewicz, Jason R.; Schuh, Christopher A.
자료유형: 학술정보