하늘 보면서 살자구요

금속재료에 대한 변형은 탄성변형과 소성변형으로 나뉜다. 탄성변형의 정도를 넘어 소성변형으로 넘어가면 그때부터 영구변형이 시작된다. 응력은 면과 수직방향인 Tensile stress와 비스듬한 방향인 Shear stress로 나뉜다. Tensile stress $\displaystyle\sigma = \frac{F_{t}}{A_{O}}$ shear stress는 tensile과 달리 면과 평행한 방향 벡터힘으로 정의한다. Tensile과 같이 면과 수직인 방향으로의 응력변형율은 (변화된 길이) / (초기 길이)로 정의된다. $\displaystyle\varepsilon = \frac{\Delta l}{l_{0}}$ 이와 달리 shear strain은$\gamma = \tan\theta$로 계산된다. 대체로..

물질은 기본적으로 원자단위에서 운동을 하기 때문에 확산한다. 거시적으로 크게 2가지로 나뉜다. 고농도에서 저농도로 경계면 주변에서 섞이는 Interdiffusion과 유동 모자이크 구조처럼 원자의 위치만 바뀌는 Self-diffusion이 있다. 기체와 액체의 경우 브라운 운동을 통해 확산되고 고체의 경우 vacancy diffusion과 interstitial diffusion으로 나뉜다. 공공 확산은 결점인 공공에 주변 원자가 이동하게 됨으로써 이루어지는 확산이다. 따라서 그 속도는 공공의 수, 활성화 에너지에 비례한다. 침입형 확산은 용매 원자보다 용질 원자가 매우 작아 그 사이 공간을 이동하는 확산이다. 따라서 침입형 확산이 공공 확산보다 빠르게 진행된다. 그럼 확산의 속도를 계산해보자. 확산유량..

대부분의 결정질 재료는 다결정이다. 그리고 다결정에는 무조건 결함이 있을 수 밖에 없다. 결정은 핵을 통해 자라기 시작하고, 인접 결정과 만나 결정립을 형성할 때까지 성장한다. 이렇게 생기는 결정립계가 결함으로 작용한다. 결정립계는 따라서 유동성이 존재하며, 기체나 chemical이 침투할 수 있고, 여기서 화학 반응이 잘 일어난다. 이러한 불완전성 덕분에 물질에 물성이 생긴다. 0차원 점 결함 기본적으로 vacancy와 self-interstitial에 의해 plane에 distortion이 생긴다. 이러한 점 결함은 온도에 따라 변한다. 단위 부피(잠재적 공공) 당 결함수는 다음과 같이 표현할 수 있다. $\frac{N_{V}}{N} = e^{\frac{-Q_{V}}{kT}}$, $N = \sigma..

고체 재료가 원자 단위에서 결합했을때 가장 안정하고 효율적으로 쌓이려면 결정 구조를 이루게 된다. (결정을 이룬다면) 이러한 결정 구조는 반복되는 패턴이 있기 때문에 단위정(unit cell)을 이용한다. 그리고 다음과 같이 크게 7가지 3차원 격자 결정계로 나뉜다. Simple Cubic (SC) 단일 원소의 경우 Po(폴로늄)만 이 구조를 만족한다. 배위수 = 6, 격자 내 총 원자수 = 1, $a = 2R$ 원자충진율(APF) = $\frac{1×\frac{4}{3}\pi(0.5a)^{3}}{a^{3}}$ = 0.52 Body Centered Cubic (BCC) 원자들이 대각선 방향으로 맞닿아 있다. 배위수 = 8, 격자 내 총 원자수 = 2, $4R=\sqrt{3}a$ 원자충진율(APF) = $..

원자는 다른 원자와 결합한다. 결합은 척력과 인력으로 인한 가장 안정한 상태에서 이루어진다. 원자는 기본적으로 옥텟규칙을 만족하기 위해 결합하려 한다. 1차 결합은 이온, 공유, 금속 결합이다. 이온결합은 전자를 주고 받음으로써 형성된다. 따라서 서로 쿨롱의 힘이 작용한다. 방향성이 없기 때문에 그냥 근접하기만 하면 된다. 공유결합은 말 그대로 전자를 공유해서 형성된다. 전자를 뺏지 않고 공유하려면 전기음성도가 비슷해야 한다. 일부 원소는 공유결합을 위해 혼성화 궤도가 필요하다. 혼성화 궤도는 방향성을 갖는다. 금속결합은 고체 상에서 최외각 전자가 한 원자에 구속되지 않은 상태의 결합이다. 자유전자에 의해 결합이 유지되며, 역시 방향성이 없는 결합이다. 이온결합과 공유결합을 구분하기 위해 IC(Ionic..