모설 데이

재료는 열을 받으면 여러가지 특성이 변하는데, 이러한 반응을 열적 성질이라고 합니다. 고체를 가열하면 에너지가 고체에 흡수되어 온도가 증가하게 됩니다. 열용량 열용량이란 이러한 열을 흡수할 수 있는 재료의 능력으 나타내는 것으로, 단위온도(18도)를 올리는데 필요한 에너지의 양을 의미합니다. 이를 수식으로 \(C=\frac{dQ}{dT}\) 로 나타냅니다. 여기서 dQ는 dT만큼 온도를 변화시키는데 요구되는 에너지의 양입니다. 이것의 단위는 (J/mol*K), 또는 비열 (J/Kg*K)으로 사용합니다. 열전도가 일어나는 주위 조건에 따라 이러한 값을 나타내는 두가지 방법이 있는데 \(C_v\)와 \(C_p\)입니다. \(C_v\)는 등적조건하, \(C_p\)는 등압조건 하에서의 열용량입니다. 진동 열용량..

재료 A와 재료B가 있다고 하겠습니다. 이때 A와B가 고체 상태인 경우엔 구성 화학종이 서로 섞이지 못해 분리가 되고, 액체상태인 경우에는 서로 섞이게 됩니다. (직관적으로도 액체상태일 경우에 섞임) 단조성상으로 응고가 되는형태에서 (밑의 링크는 단조성상에 대한 설명이 있는 페이지) A에 B를 조성에 더하면 A의 용융점이 낮아지고, 단조성상 B에 A를 조성에 더하면 B의 용융점이 낮아집니다. (용질을 추가할 경우 화학퍼텐셜이 낮아지며 용융점이 낮아지는 원리 또한 밑의 페이지에 설명) https://new-material.tistory.com/100 이성분계 응축상률 / 열역학 (화학퍼텐셜) / 응고유형 -단조성상 고용체 중간화합물 우선 상평형도 즉 상태도를 분석하기 위해 이성분계에 대한 지식을 쌓고 가겠..

clapeyron 식은 단일성분 2상계에서 압력과 온도사이의 관계를 나타내어주는 식입니다. 평형상태에 있는 \(\alpha\)상과 \(\beta\)상이 있을때 두 상 간에 \(\mu_{\alpha}\)와 \(\mu_{\beta}\)가 같게 됩니다. \(\mu_{\alpha}\) = \(\mu_{\beta}\) 이때 온도와 압력이 일정하다면 (등온,등압) \(\overline{G}_{\alpha}\) = \(\mu_{\alpha}\) \(\overline{G}_{\beta}\) = \(\mu_{\beta}\)가 성립하게 됩니다. 따라서 \(\overline{G}_{\alpha}\) = \(\overline{G}_{\beta}\)가 되고 이때 d\(\overline{G}_{\alpha}\) = d\(\ove..

공학적인 설계시에, 파괴 인성 값인 \(K_{Ic}\)값을 적용하게 되지만 변수가 생기게 됩니다. 이러한 변수는 가혹한 조건일 때 생기게 되는데, 저온의 환경일떄, 높은 변형률 속도 일때, 혹은 3축 응력상태에 있어 변수를 측정해야만 합니다. 3축 응력상태에 있어서의 변수는 노치를 통해 측정 가능하게 됩니다. 충격 시험법을 통해 이러한 변수들을 측정하여 극복할 수 있는데, 충격시험법에는 두가지 종류가 있습니다. 첫번째는 샤르피(Charpy) 충격 시험법 두번쨰는 아이조드(Izod) 충격 시험법이 있습니다. 두 가지 충격 시험법의 차이는 시편 고정방법, 인가하중 방향과 균열 전파 방향이 다르다는 점에 있습니다. 이 차이는 노치의 방향에 따라 달라지게 됩니다. 그림으로 살펴보면, 이렇게, 추가 충격을 가할때..

세라믹 재료의 경우 파괴인성보다 작은 값의 응력에도 파괴가 될 수 있습니다. 그 이유는 응력이 가해지는 경우에, 그 응력에 의해 결함이 부식되는 등의 이유로 결함의 길이가 증가하여 응력집중의 정도가 더 커질 수 있기 때문입니다. 세라믹은 결함에 대한 취약성이 높기 때문에, 파괴가 되는 응력의 산포가 크게 됩니다. 응력-변형률 곡선으로 살펴보면, 빨간 x자 표시가 파괴되는 시점인데, 그 산포가 크기 때문에 파단될때의 응력의 분포가 크게 됩니다. 이를 파단확률 - 응력 그래프로 살펴보면 이러한 모습을 띄게 됩니다. 이러한 큰 산포를 가지게 되는 이유는 결함의 존재 확률 때문인데, 시편의 크기나 부피에 따라, 또는 제조 도중 생긴 미세 결함 등의 차이가 있다는 뜻 입니다. 예를들어, 큰 시료의 경우 더 많은 ..

화학평형 (3)에서 반응 진척도에 대해 알아보았습니다. 여태까지 익힌 식을 통해 화학반응식의 예시를 들어 이 진척도의 해석을 살펴보도록 하겠습니다. \(N_2O_4 -> 2NO_2\) 의 반응식으로 살펴보도록 하겠습니다. 진척도에 의해 몰수가 변화하기 때문에 초기 몰 수 1,0 에서 반응을 하면 각각 1-\(\xi\) , 2\(\xi\) 가 됩니다. 이때 전체 몰수가 1-\(\xi\) + 2\(\xi\) 이고 결과적으로 몰 수 \(\frac{1-\xi}{1+\xi}\), \(\frac{2\xi}{1+\xi}\)를 얻게 됩니다. 이때 평형상수 K = \(\frac{(X_{NO_2})^2}{X_{N_2O_4}}\) 이 됩니다. - 분압법칙을 적용해 몰분율을 적용한 값 입니다. 이것이 바로 지금까지 알아봤던 ..

우리는 실제 재료가 이론적인 응력의 한계보다 실제로는 그 한계점이 더 낮다는 점을 알게 됩니다. 실제 재료와 이상재료사이의 괴리가 발생하게 되는 것입니다. 응력-변형률 거동을 보게되면 결함이 없는 이상적인 재료와 1/2/3 세라믹 금속 폴리머 순의 거동을 볼 수 있습니다. 이러한 이유는 결함으로 인해 생긴다고 볼 수 있습니다. 결함이 있을때 그 결함의 첨단 부분에 응력이 집중되는 응력집중 현상으로 이상재료일때보다 파괴강도가 낮아지는 것입니다. 이러한 결함은 재료의 부피가 커질수록 결함이 많아져 파괴가 잘 일어나게 됩니다. 응력집중을 식으로 나타내면 \(\sigma_m = 2\sigma_0(\frac{a}{\rho_t})^{\frac{1}{2}}\) 이때 \(\sigma_m\)과 \(\sigma_0\)의 ..

-연성파괴와 취성파괴 재료의 성질 중 크게 연성과 취성이 있습니다. 간단히 말해 연성은 힘주면 잘 늘어나고 취성은 부서지는 성질입니다. 연성의 경우 소성변형이 상당히 일어난 후에 파괴가 일어나 이 과정중에 많은 에너지를 흡수하고 취성은 소성변형이 거의 일어나지 않고 파괴가 일어나므로 흡수에너지의 양이 매우 적습니다. 따라서 연성 재료의 인성이 크므로 연성파괴가 일어나는데 더 많은 에너지를 요구합니다. 전단면을 기준으로 살펴보면 그림을 보면 가장 왼쪽이 소성변형이 크고 중간이 그다음, 가장 오른쪽은 소성변형이 거의 없습니다. 따라서 큰 연성 / 중간 연성 / 취성 으로 볼 수가 있죠. 이때 소성변형이 큰 것은 균열이 천천히 진전 되었으므로 안정된 균열이고 취성재료의 경우 균열이 매우 빠르게 진전되었으므로 ..