금속(동전)의 미세구조 관측, 고체 결정의 결정립계 관찰

목차

1. 실험 목적
2. 실험 이론
3. 기구 및 장치
4. 실험 방법
5. 주의 사항
6. 실험 과정
7. 결과 및 고찰

본문내용

1.실험목적

-미세구조 관찰을 위해 polishing 과 etching 과정을 이해하고 실행한다.
-광학현미경을 이용해 grain boundary와 grain을 관찰하고 이해한다.

2.실험 이론

1) Grain :금속 또는 합금의 단면을 보면 무수히 고운 입자로써 되어 있다는 것을 알게 되는데 이를 결정립이라 한다. 결정학적으로 말한다면, 하나의 결정핵으로부터 성장한 결정격자의 집합체로, 다른 핵으로 부터 성장한 것은 다른 결정립이 된다. 결정립은 결정격자에 비한다면 거대하고, 각개로 성장하는 축방향이 달라지므로, 광선의 반사 상황이 달라진다는 사실로부터, 현미경으로 이것을 식별할 수가 있다. 금속 조직이란, 이런 결정립이 결합된 것이고, 결정립의 형태, 크기 결합되어지는 방식이 그 재질의 특성과 연결이 되는 것으로서 중요시되는 이유이다.

2) Grain boundary : 다결정 재료에서 서로 인접하고 있는 결정 사이의 경계를 결정입계(grain boundary)라고 한다.

grain
결정입계 내에 있는 원자들은 정상적인 평형위치에서 크게 이탈해 있어 무질서하다. 이러한 원자의 변위와 이에 따른 원자 배위수의 변화 때문에 결정입계 내의 원자들은 결정립 내에 있는 원자들보다 상대적으로 높은 에너지를 갖는다. 따라서 자유 표면과 마찬가지로 표면장력을 갖게 된다. 결정입계의 에너지는 결정의 조성에 따라 달라지지만 일반적으로 1~3J/m2 정도의 에너지를 갖는다. 대부분의 경우 결정입계는 표면장력에 의해 가능한 평형을 이루려 하므로 세 개의 결정립이 모여 형성되는 삼중점에서의 결정입계는 ~120˚각을 이루려 한다.

결정입계는 과잉 에너지를 수반하므로 이 부위에서 화학반응이 선택적으로 잘 일어난다. 이러한 이유뿐만 아니라 여러 다른 이유 때문에 결정입계는 재료의 기계적, 전기적, 광학적 및 자기적 성질에 커다란 영향을 미친다.

참고 자료

The Science and Design of Engineering Materials by Schaffer, Saxena, Anatolovich, Sanders Warner p218~219
(네이버 지식백과>두산백과>연마)
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