[공학] 금속재료 - 확산실험을 통한 Cu와Zn의 확산계수 측정

확산실험을 통한 Cu와Zn의 확산계수 측정 1.실험목적 상호확산을 이해하기 위해서 Cu와 Zn의 확산실험을 통하여 확산의 의미를 인지하고 확산계수를 어림 결정한다. 2.이론적 배경 @확산: 물질이동의 시간함수 -무작위 운동에 기인 -개별입자: 규칙성이 없음 -전체입자의 이동: 규칙성이 있음 -재료의 조직형성에 필수적인 현상 -합금 열처리 등은 확산을 통하여 가능한 공정임 2.이론적 배경 -Thomas graham:액체에서의 물질의 이동은 농도 차에 비례한다. -Adolf Fick: 열전도나 전기전도의 식을 물질의 확산에 응용할 수 있음 Cu와 Ni의 확산의 예 @Fick의 제1법칙 -정상상태에서 단위 면적당 물질의 이동속도는 농도 차에 비례하며 이동거리에 반비례 한다 -확산류(flux)는 농도 구배에 비례한다. J: 단위시간당 단위 면적을 지나는 원자의 수 D_B:는 B 원자의 확산계수 dC/dx: x방향으로의 농도 변화율 @Fick의 제2법칙 비정상상태에서 어떤 위치에서 시간에 따른 농도의 변화는 농도의 위치에 대해 두 번 미분한 값과 비례한다는 것 3.실험방법 3-1.실험장치 1)외경25mm, 내경 약10mm, 높이 20mm를 갖는 구리환과 직경이 약 10mm이고 높이가 25mm인 60%Cu-40%Zn 황동봉의 시료 2)프레스, 쇠톱 3)온도 조절장치가 있는 전기 가열로 4)연마시설, 전자 현미경 3-2.실험방법 1)구리 봉을 쇠톱으로 5등분으로 자른다. 2)사전에 준비한 구리에 황동을 망치를 이용해서 끼워 넣는다.(이때 구리가 황동과 완전히 밀착되지 않기 때문에 황동 길이를 더 길게 해서 구리와 황동이 딱 밀착되게 함) 3)끼워 넣어진 시료를 잘 연마한다. 4)이 시료를 하나는 노속에 넣지 않고 나머지 4개는 5분,10분,20분,40분 간격으로 노속에서 뺀다. 5)에칭 시킨다. 6)전자 현미경으로 확산 정도를 관찰한다. 4.결과 및 고찰 5분이 경과한 시편을 SEM으…
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