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중성자 회절에 의한 잔류응력과 집합조직의 측정

전문가 제언: ○ 중성자는 투과력이 크며 원자핵과 힘을 합쳐 핵산란을 발생시키고 전자의 자기모멘트와 힘을 합쳐 자기산란을 일으키며 파동의 간섭효과에 의해 회절이 나타나는데, 재료분야에서는 이를 이용하여 초전도 전자석 재료 분석, 비정질 고체, 액체와 용해물 분석, 구조재료의 내부응력 측정 등을 연구하고 있다. 또한 소각산란측정기술을 이용하면 철강재료의 미세조직을 정량적으로 측정하는 것이 가능하다.

○ 중성자 회절을 이용하여 잔류응력을 분석하는 방법은 기계류 부품의 단조가공이나 판재의 용접가공에서 재료와 공정의 최적화를 위해 유용하게 사용할 수 있는 기술이다.

○ 중성자 잔류응력 측정과 관련된 주요 과제는, 보일러 수관 용접부의 잔류응력 측정, 침탄재의 깊이 방향으로의 잔류응력 분포측정, 침탄 탄소강의 격자정수와 잔류변형 변화의 측정, 건설기계에서 용접구조물의 용접내부 변형분포의 평가 등을 들 수 있다.

○ 맞대기 용접부 주변의 일반적인 잔류응력 분포를 보면, 용접중앙부에 최대 인장잔류응력이 나타나며 용접부에서 멀어질수록 인장잔류응력은 감소하여 용접중심부에서 일정 거리로 떨어진 곳에서 압축잔류응력으로 변화된다. 인장잔류응력은 용접부의 사용성능(service performance)에 해로운 영향을 끼칠 수 있으므로 용접후열처리 등을 실시하여 용접잔류응력을 제거하는 것이 필요하다.

○ 원자력 발전소, 항공기와 같이 안전을 최우선으로 하는 구조물의 경우 용접부의 안전성을 확보하는 것이 매우 중요하다. 본문에 소개된 중성자 회절법을 사용하여 용접부의 잔류응력을 측정하는 경우에는 변형 게이지를 사용한 Holedrilling법으로 측정한 값과 비교하여 중성자 회절법의 측정값에 대한 신뢰성을 높이는 것이 필요하다.

저자: Makoto Hayashi
자료유형: 학술정보