센서삽입 없이 응고계면 성장의 직접 관찰

전문가 제언

○ 순수금속, 합금 및 반도체 등의 고체가 용융상태에서 응고하는 도중 액상에서 고체상의 결정이 생성된 후 성장하기 때문에 응고가 완료되기 전 까지는 필연적으로 액상과 고상의 경계면이 존재한다. 응고속도 및 용탕의 화학조성에 따라 고/액 계면의 형상과 성장속도에 따른 계면의 이동 속도가 달라진다. 이러한 복잡한 계면현상의 변화에 따라 특정의 응고기구에 의한 미세조직이 형성되며 이 특성적인 조직은 특유의 기계적 성질을 부여 한다.

○ 용탕이 서서히 응고 할수록 용융온도가 낮은 원소들은 늦게 응고하기 때문에 용탕 내에 모여서 나중에 응고하는 부분에 집중적으로 존재하여 편석의 원인이 된다. 나중에 응고하는 부위가 주로 중앙이므로 먼저 응고한 외부와 나중에 응고하는 내부의 조성 차이에 의한 조직에 심한 차이가 발생된다. 주어진 조성의 용탕의 경우, 응고과정 차이의 원인이 주로 냉각속도에 의하여 결정되는 고/액 계면의 형상에 크게 영향을 받는다. 즉, 조성과 냉각속도에 따라 고/액 계면이 평평한 경우 주상정이 발생하기도 하고 조성적 과냉각의 영향으로 수지상이 형성되기도 한다.

○ 응고과정 중 고/액 계면의 형상과 이동 속도를 실시간으로 알 수 있다면 그 조건을 조절하여 원하는 미세조직으로 응고시켜서 원하는 기계적 성질을 부여할 수 있다. 따라서 응고 중에 있는 용탕내의 고/액 계면을 관찰하기 위한 도구를 삽입하는 경우 이 삽입도구가 계면 근처의 온도구배에 영향을 주어서 응고기구를 변화시키고 또한 계속적으로 성장하는 계면과 같이 동시에 이동한다는 것은 거의 불가능한 일이다.
○ 이러한 문제점을 피하면서 고/액 계면의 형상 관찰과 이동 속도의 감지방안은 당연히 관찰도구의 삽입 없이 외부로부터 실시간으로 계면을 관찰하는 것이다. 그러나 일반적으로 용탕과 금속은 투명하지 않고 또 도가니 내에 존재하므로 위부에서의 관찰은 용이한 것이 아니다. 이를 위하여 본 분석에서는 네 가지의 기술을 이용하여 제한적이기는 하지만 액상과 접촉 없이 실시간 고/액 계면의 관찰 방안을 소개하였다.

저자

K. Grujic, T.RUJIC,T. Hegna, and K. M. Laundal

자료유형

학술정보

원문언어

영어

기업산업분류

재료

연도

2012

권(호)

64(1)

잡지명

JOM Journal of the Minerals, Metals and Materials Society

과학기술
표준분류

재료

페이지

96~101

분석자

남*우

분석물

• 센서삽입 없이 응고계면 성장의 직접 관찰.pdf [234,365 byte]

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