전위의 특징 - 변형장/슬립계 결정형에따른 슬립계

모든 재료에 전위는 존재하지만 재료에 따라 전위의 이동정도에 차이가 있습니다.

금속은 전위의 이동이 쉽고 세라믹의 경우는 보통 어렵습니다.

금속에서 전위의 이동은 본래 있던 결합을 끊고 옆의 원자와 결합하는 것을 반복하며 일어나게 되는데 

전위가 이동하며 소성변형을 일으킵니다.

전위의 수, 즉 재료의 전위 밀도는 단위부피당 총 전위 길이 따라서 단위는 mm를 \({mm}^3\) 으로 나눈 \({mm}^{-2}\) 가 됩니다.

금속에서의 전위에 대해 더 알아보면, 금속에서 전위의 몇몇 특징은 기계적 성질에 중요한 역할을 하게 됩니다.

그중 변형장이 있습니다. 이것은 전위의 움직임과 전위가 늘어나는데 영향을 미칩니다.

변형장

 

전위가 일어났을때 전위선 기준하여 압축력과 인장력을 받는 부분이 나뉘어지게 됩니다.

이때 빨간 점선으로 둘러싼 부분을 변형장으로 보면 되는데,

동일한 부호의 슬립면을 갖는 칼날 전위가 서로 만날 경우 압축변형장과 압축변형장이 반발력처럼 작용,

인장변형장과 인장변형장이 만날경우 반발력처럼 작용하여

부호가 같은 슬립면의 경우에는 척력, 그 반대에는 인력이 작용하게 됩니다.

변형장

이러한 모습으로 말입니다.

 

슬립면과 슬립방향의 조합을 슬립계라고 합니다.

슬립면은 가장 밀집된 원자의 묶음으로 되어 있어 가장 큰 평면 밀도를 가지는 면 입니다.

슬립방향은 슬립면에서 원자가 가장 가깝게 묶여있어 선밀도가 가장 높은 방향을 의미합니다.

예를들어 FCC에서 살펴보겠습니다.

FCC 슬립계

FCC슬립계를 살펴보면 슬립면은 

{111}에서 원자끼리 가장 가깝게 이웃해 있습니다.

슬립방향은 {111}면 위에서 화살표가 가리키는 방향으로 일어나게 됩니다.

따라서 FCC의 경우 {111}\(<1\overline{1}0>\) 의 슬립계를 나타냅니다. 그 예로 Cu, Al, Ni, Ag, Au 등이 있습니다.

BCC의 경우 

BCC슬립계

{110}면이 가장 조밀하고

방향은 \(<\overline{1}10>\) 이 가장 조밀합니다.

따라서 이경우 슬립계는 {110}\(<\overline{1}10>\) 가 됩니다.

표로 정리하면

슬립계 표

 

가 됩니다.

이때 같은 결정형에서 슬립면은 달라도 결정방향은 같게 됩니다.

이때 버거스벡터는

b(FCC) = \(\frac{a}{2}<1\overline{1}0>\) 

b(BCC) = \(\frac{a}{2}<\overline{1}11>\)

b(HCP) = \(\frac{a}{3}<11\overline{2}0>\)  로 표현할 수 있습니다.