합금은 왜 순수한 금속보다 강도가 더 세지나요?

Question

청동이나 강철 같은 합금이 원래 금속보다 훨씬 단단하다고 배우는데, 두 가지 이상의 금속을 섞었을 뿐인데 왜 강도가 이렇게 크게 향상되는 건지 궁금합니다.

Answer 1

안녕하세요. 김재훈 전문가입니다.

합금은 다른 원자들이 금속 결정 구조에 들어가면서 원자의 배열을 흐트러뜨려 금속 내부에서 원자가 미끄러지는 것을 방해하기 때문에 강도가 증가합니다 예를 들어 강철의 탄소 원자는 철 원자 사이에 자리 잡아 변형을 어렵게 만들고 청동의 주석도 구리의 결정 이동을 막아 더 단단하게 만듭니다 즉 합금은 여러 원소의 조합으로 결정 구조를 강화해 순수 금속보다 높은 강도 경도 내구성을 갖게 되는 것입니다

Answer 2

안녕하세요. 이수민 전문가입니다.

합금이 더 단단한 비결은 섞인 원자가 금속 내부의 미끄러짐을 막아주기 대문이에요.

순수한 금속은 같은 크기의 원자들이 아주 반듯하게 줄지어 있어요. 그런데 이렇게 가지런하면 오히려 약해져요. 힘을 받으면 원자층이 미끄러지듯 밀려나면서 쉽게 휘어지거든요. 반듯한 벽돌 담이 옆에서 밀면 층을 따라 미끄러지는 것과 비슷해요.

여기에 크기가 다른 원자를 섞으면 다른 원자가 줄 사이에 끼어들어 반듯하던 배열이 울퉁불퉁 흐트러져요. 그러면 원자 층이 미끄러지려 해도 이 끼어든 원자에 턱턱 걸려 잘 밀리지 못해요 ㅠ_ㅠ 미끄러짐을 막는 방해물이 곳곳에 박힌셈이죠. :)