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❏ 공학재료의 구조 - 원자의 구조 - 금속 결합 종류 - 금속의 결정 구조 - 금속의 결함 - 금속의 내부

❏ 공학재료의 구조 - 원자의 구조 - 금속 결합 종류 - 금속의 결정 구조 - 금속의 결함 - 금속의 내부. ☞ 원자의 전자구조. (1) 핵 은 (+) 전하의 양자 와 전기적 중성인 중성자 로 되어 있음 (2) 양성자 (+) 수 = 전자 (-) 수 = 원자번호 ∴ 원자는 전기적으로 중성임 ① 원자번호 = 양성자 수 = 전자 수 ② 질량수 = 양성자 수 + 중성자 수. ☞ 양자이론의 적용

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❏ 공학재료의 구조 - 원자의 구조 - 금속 결합 종류 - 금속의 결정 구조 - 금속의 결함 - 금속의 내부

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Presentation Transcript

  1. ❏ 공학재료의 구조 - 원자의 구조 - 금속 결합 종류 - 금속의 결정 구조 - 금속의 결함 - 금속의 내부

  2. ☞ 원자의 전자구조 (1) 핵은 (+)전하의 양자와 전기적 중성인 중성자로 되어 있음 (2) 양성자(+)수 = 전자(-)수 = 원자번호 ∴ 원자는 전기적으로 중성임 ① 원자번호 = 양성자 수 = 전자 수 ② 질량수 = 양성자 수 + 중성자 수

  3. ☞ 양자이론의 적용 - 각각의 전자에 단일세트로 된 네개의 양자수를 할당. (1)양자수 n은 1부터 시작하는 양의 정수 값 ① n = 1 2 3 4 5 6 껍질 = K L M N 0 P ② 한껍질에서 전자의 최대수는 2n2 (2)양자수 l은 각 운동량의 값을 나타낸다(n-1) ① l = 0 1 2 3 4 5 문자 = s p d f g b ※오비탈(orbital) : 원자핵 주위에서 전자를 발견할 수 있는 확률을 나타내는 함수

  4. ☞ 양자이론의 적용 - 각각의 전자에 단일세트로 된 네개의 양자수를 할당. (3)양자수 ml은 양자화된 자기 궤도 모멘트(magnetic moent) : 음수 → 양수 ① n = 2 그리고 ㅣ= 1, 0 에 대해 ml = +1, 0, -1 n = 3 그리고 ㅣ= 2, 1, 0 에 대해 ml = +2, +1, 0, -1, -2 m=+1 m=0 m=-1 Ex) 네온(원자번호 10)의 경우 원자구조는 1s2, 2s2, 2p6이며 2p 전자의 세쌍이 있고 각 쌍의 외피는 서로 다른 방향성을 갖는다.(파울의 배타원리)

  5. ☞ 양자이론의 적용 - 각각의 전자에 단일세트로 된 네개의 양자수를 할당. • 양자수 ms는 전자스핀 • ① +1/2 준위(+스핀)가 채워진 다음 –1/2 준위(-스핀)가 채워짐 : 훈트의 법칙

  6. 반발 위치에너지 평균 원자간거리 T2 T1 인력위치에너지 ☞ 이온결합 (1) 양이온과 음이온사이의 정전기적 인력에 의한 결합(쿨롱의 힘) → 주로 금속원자(양이온)과 비금속원자 (음이온)의 결합이다. (2) 음이온과 양이온 사이 작용하는 힘 ① a → b : 인력이 작용(위치에너지 감소) ② b → c : 반발력이 증가=불안정 ③ b : 두 힘(인력과 반발력)이 합치면 최소 위치에너지가 된다.(가장 안정된 상태)

  7. ☞ 공유결합 (1) 바깥 전자를 서로 공유함으로 8개의 안정된 전자 배치를 얻게 된다.

  8. 자유전자 전자구름 ☞ 금속결합 (1) 금속만의 독특한 결합 ①자유전자 : 최외각 전자들은 한원자에 속하지 않고 금속을 자유롭게 이동 ② 원자 주위의 자유전자 무리가 「 전자구름」을 형성

  9. ☞ 금속의 특징 (1) 금속은 변형 된다. (2) 전기가 잘 통한다. (3) 금속은 열전달이 잘된다. (4) 금속은 광택으로 빛 난다. - 빛이 전자구름에 막혀서 대부분 반사된다.

  10. ☞ 결정구조 (1) 체심 입방체 (BCC, Body Centered Cubic Lattice) ① 2개의 원자가 들어 있음 - 원자 충진율 68%, 공간 32% (Cr, Mo, Ta, W, V) (2) 면심 입방체 (FCC, Face-Centered Cubic lattice) ① 4개의 원자가 들어 있음 - 원자 충진율 74%, 공간 26% (Al, Cu, Pb, Ni, Ag, Au)

  11. ☞ 결정구조 (3) 조밀 육방 격자 (HCP, hexagonal close-packed lattice) ① 6개의 원자가 들어 있음 - 원자 충진율 74%, 공간 26% (Mg, Co, Ti, Be, Zn, Cd)

  12. ☞ 점결함 • 공공(vacancy) • 원자가 있어야 할 공간이 비어 있는 부분 • (1) 침입형 원자(interstiltial atom) • 원자와 원자사이에 원자가 침입하여 생긴 결함 • (2) 치환형 원자(substitutional atom) • 원자의 공공에 다른 종류의 원자가 들어가서 생긴 결함

  13. A ☞ 선결함 • 칼날전위(dislocation) • 완전 결정속에 반쪽짜리 원자줄(전위선)이 생김 • (2) 나사전위(screw dislocation) • A점을 기준으로 전단응력을 가하였을 경우 원자줄이 • 부분적으로 어긋나 있는 전위 • (3) 혼합형 전위(mixed dislocation) • 칼날전위와 나사전위가 동시에 있는 전위 전위선

  14. ☞ 결함이 생기는 곳 (1) 공공이 전위를 발생시킨다 (2) 단결정의 경우 결정이 성장할때 블록이 만나는 면에서 결함이 발생 (3) 다결정의 경우 결정립이 만나는 면이 겹치면서 결함이 발생 - 결정립 사이의 잉여반명에서도 전위가 발생함으로 매우 많은 전위가 발생

  15. ☞ 금속이 응고되는 과정 • 수지상정 • 합금이 응고하는 과정에서 성장하는 결정립의 • 모양이 나뭇가지를 닮음 • - 꼭지점의 성장 속도가 면의 성장속도 보다 • 빠르때문에 가지 모양이 형성

  16. ☞ 금속이 응고되는 과정 (2) 핵 생성시 온도차의 영향 ① 온도차가 작을 때: 핵 생성속도〈 핵 성장속도 ⇒ 결정입자 조대화② 온도차가 클 때 : 핵 생성속도 〉핵 성장속도 ⇒ 결정입자 미세화

  17. ☞ 금속이 응고되는 과정 (3) 실제의 응고 ① 칠층 - 배열됨 제일먼저 핵이 발생하는 지점 - 수지상정들이 치밀하게 배열 ② 주상정 - 방향이 내부인 수지상정들만 계속 성장 ③ 입상정 - 칠층에서 떨어져 나간 수지상정의 성장 주상정 입상정 칠 층

  18. ☞ 금속이 응고되는 과정 (4) 모서리를 둥글게 하는 이유 ① 날카로운 모서리 - 주상정이 만나는 면에 경계면이 생김 - 경계면의 분순물로 결합력이 약함 ② 둥근 모서리 - 주상정 사이에 경계면이 생기지 않음

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