개념 한 쪽
고강도 재료는 합금 조성이나 보강상(입자·섬유)의 형태에 따라 성질과 용도가 달라진다는 점을 이해해야 한다고 본다.
이 개념을 문제로 확인하고 싶으면 이 개념 문제 10개 풀기 회원용
가입 없이 오늘의 10문제 바로 풀기 →
출제기준 단원 「고강도 재료」의 공개 문제 3개를 묻는 꼴별로 나누면 이렇습니다.
| 묻는 꼴 | 문제 수 | 무엇을 묻나 |
|---|---|---|
| 항탄성 합금 식별 | 1 | 조성으로 항탄성 합금 엘린바를 가리는 문제 |
| 기체 급랭과 합금 유형 연결 | 1 | 기체 급랭법으로 제조되는 합금의 구조를 묻는 문제 |
| 입자강화 복합재료 판별 | 1 | 금속 기지에 비금속 입자 분산 시 서멧을 선택하게 하는 문제 |
특정 합금은 주요 원소의 조합으로 온도 변화에 따른 물성 변화를 억제하는 성질을 보인다고 본다. 예컨대 Ni 36%, Cr 약 12%, 나머지 Fe로 구성된 합금은 탄성률이 온도 변화에도 거의 변동하지 않아 정밀 계측 부품에 사용되는 엘린바(Elinvar)라 부른다고 본다.
기체 급랭법으로 제조되는 합금은 원자 배열이 규칙적으로 자리잡기 전에 급냉되어 비정질 상태가 형성된다고 본다. 진공 종착법과 스퍼터링법은 기체 급랭의 대표적 제조법으로, 이들 방법으로 비정질 합금을 얻는다고 본다.
금속 복합재료는 기지와 강화상의 형태로 구별된다고 본다. 금속 기지에 비금속 입자가 1~5μm 정도로 분산된 입자강화형은 서멧(Sintered Metal)으로 분류되고 내마모성이 요구되는 부품에 적용된다고 본다.
휘스커(whisker) 섬유를 금속 기지에 균일하게 배열한 경우에는 섬유강화 금속 복합재료가 되며, 휘스커의 이상적 결정 구조 덕분에 높은 강도를 얻을 수 있다고 본다.
금속 합금과 복합재료의 문제는 주성분·제조법·강화상 형태를 서로 매칭하는 유형이 많으므로, 조성과 용도 또는 제조 공정의 연결 고리를 중심으로 학습해야 한다고 본다.
합금 문제에서 Ni 36%·Cr 12% 조성이 주어지고 온도에 따른 탄성률 불변을 묻는다면 엘린바를 정답으로 고른다는 예를 든다. 기체 급랭과 비정질의 관계를 묻는 문항에서는 진공 종착법이나 스퍼터링법을 떠올려 비정질 합금을 연결해야 한다고 본다. 금속 기지에 비금속 입자가 분산된 설명이 나오면 서멧을 정답으로 판단해야 한다고 본다.
재료의 소성이 니켈 36%, 크롬 12%, 나머지는 철(Fe)로서 온도가 변해도 탄성률이 거의 변하지 않는 것은?
정답 ② · 문제에서 제시된 니켈 36%, 크롬 12%, 나머지 철(Fe)로 구성된 합금은 엘린 바(Elinvar)의 성분 조성입니다. 엘린 바는 온도 변화에 따라 탄성 계수(탄성률)가 거의 변하지 않는 특성(항탄성)을 지니고 있어 정밀 기계의 유럇턱, 시계 턱 등에 사용됩니다.
니켈 36%, 크롬 12%, 나머지가 철인 항탄성 합금은 엘린 바이며 온도 변화에 따른 탄성률 변화가 거의 없다.
36%Ni, 약 12%Cr 이 함유된 Fe 합금으로 온도의 변화에 따른 탄성률 변화가 거의 없으며 지진계의 부품, 고급 시계 재료로 사용되는 합금은?
정답 ③ · 엘린바(elinvar)는 36%Ni, 약 12%Cr이 함유된 Fe 합금으로, 온도 변화에 따른 탄성률의 변화가 거의 없는 상수 탄성 합금입니다. 이러한 특성 덕분에 지진계 부품이나 고급 시계의 헤어스프링과 같이 정밀한 탄성이 요구되는 부품 재료로 사용됩니다.
온도 변화에 따른 탄성률 변화가 거의 없는 상수 탄성 합금은 엘린바(Elinvar)이다.
1~5μm 정도의 비금속 입자가 금속이나 합금의 기지 중에 분산되어 있는 입자강화 금속복합재료에 속하는 것은?
정답 ① · 문항은 금속 기지에 1~5μm 크기의 비금속 입자가 분산된 입자강화 복합재료의 명칭을 묻고 있다. 금속 기지 내에 미립자가 분산된 소결형 입자강화 복합재료는 서멧(또는 금속기지 복합재)로 분류된다.
금속 기지 내에 비금속 입자가 분산된 입자강화 복합재료는 서멧(Sintered Metal)이다.
제선기능사 풀이 세트에서 이 개념의 문제 10개를 바로 풀어 보세요.