학문
결정 구조가 금속 재료의 특성에 어떤 영향을 미치나요?
같은 금속이라도 내부 구조에 따라서 성질이 달라질 수 있습니다.
결정 구조를 왜 중요하게 연구하고 있고, 재료 특성과 어떤 관련이 있는지 궁금합니다.
5개의 답변이 있어요!
안녕하세요. 박재화 박사입니다.
결정 구조는 금속 안에서 원자들이 어떤 방식으로 배열되어 있느지를 뜻합니다. 이 배열이 변형과 전자의 이동 방식에 직접 영향을 주게 됩니다.
금속마다 원자가 배열되는 방식들이 다르기 때문에 전위가 얼마나 쉽게 움직이는지가 차이가 생기고 그 결과로 강도와 연성 또한 달라지게 됩니다. 같은 금속이라도 온도나 열처리 조건에 따라서 결정구조자 결정립 크기가 변하면 경도와 인성, 가공성도 달라질 수 있습니다.
결정립이 작아지면 보통은 변형이 진행되기가 어려워 집니다. 그래서 강도가 높아지는 경향이 있습니다. 그리고 합금원소가 결정 내부에 들어가거나 새로운 상을 만들게 되면 전위 이동을 방해하기 때문에 강도를 높이는 효과를 가져올 수 있습니다.
이러한 이유로 인해서 재료공학에서 단순하게 어떤 원소로 이루어졌는지만 보는 것이 아니고 결정구조와 미세조직까지 함께 분석하는 것입니다.
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채택된 답변안녕하세요. 이수민 전문가입니다.
금속의 성질은 원자가 어떤 방식으로 쌓여 있느냐에서 시작돼요. 같은 원자라도 정육면체 모서리와 중심에 배치되는 구조, 면마다 원자가 놓이는 구조, 육각형으로 쌓이는 구조처럼 배열이 다르면 원자층이 미끄러질 수 있는 방향의 개수가 달라져요. 금속이 늘어나고 구부러지는 건 원자층이 미끄러지는 현상이라, 미끄럼 방향이 많은 구조는 잘 늘어나고 적은 구조는 단단하지만 잘 깨져요.
철이 좋은 예인데, 상온의 철과 고온의 철은 결정 구조 자체가 달라요. 그래서 열처리로 구조가 바뀌는 순간을 조절하면 같은 철로 무른 철사도 만들고 단단한 칼날도 만들 수 있는 거예요. 탄소 원자가 끼어들 수 있는 틈의 크기도 구조마다 달라서 강철의 성질이 열처리에 민감하게 반응하고요.
결정 구조를 연구하는 이유가 여기 있어요. 구조를 알면 이 금속이 얼마나 늘어날지, 어떤 온도에서 성질이 바뀔지 예측할 수 있고, 원하는 성질을 얻으려면 어떤 원소를 섞고 어떻게 열처리할지 설계할 수 있거든요. :)
안녕하세요. 김재훈 전문가입니다.
금속의 결정 구조는 원자들이 어떤 방식으로 배열되어 있는지를 나타내며 원자 배열에 따라 금속의 강도 연성 전기전도도 열전도도 등이 달라질 수 있습니다 특히 결정 내부의 결함이나 결정립 크기 결정 방향은 금속이 변형되고 깨지는 방식에도 큰 영향을 줍니다 같은 금속이라도 열처리나 가공을 통해 결정 구조와 미세구조를 바꾸면 강도와 경도 등을 조절할 수 있습니다 그래서 원하는 성능의 금속 재료를 만들기 위해 결정 구조와 미세조직을 연구하는 것이 중요합니다
안녕하세요.
금속은 겉으로 보기에는 단단한 덩어리처럼 보이겠지만 내부에서는 일정한 규칙으로 배열된 결정 구조를 이루고 있어요. 이 배열되는 방식에 따라서 원자 사이의 결합이나 원자가 움직일 수 있는 정도가 달라지면서 금속의 성질에도 차이가 생기죠.
결정구조와 결함의 상태에 따라 금속이 쉽게 변형되는지, 강도가 높은지, 전기는 잘 통하는지 등이 달라질 수 있어요.
감사합니다.
안녕하세요. 한만전 전문가입니다.
금속의 결정구조는 금속의 기계적,물리적 성질을 결정하는 가장 중요한 사항 입니다.
가공성,변형,강도 등을 결정하게 됩니다.
연성이 좋아 가공성이 좋은 면심입방구조, 강도가 좋으나 취성이 있는 체심입방구조, 가공이 어렵고 취성이 많은 조밀육정구조가 있습니다. 구조별 이런 특성을 가지는 이유는 원자간 밀집도가 다르고 슬립계의 개수가 달라 나타는 현상입니다.