개념 한 쪽
비철금속은 철을 주성분으로 하지 않는 금속군으로 각 원소와 합금의 조성에 따라 강도, 내식성, 열전도성, 연성 등이 달라진다. 승강기 부품 재료 선택 시 합금의 주성분과 특성을 구분하는 능력이 필요하다.
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출제기준 단원 「기타 비철금속재료」의 공개 문제 3개를 묻는 꼴별로 나누면 이렇습니다.
| 묻는 꼴 | 문제 수 | 무엇을 묻나 |
|---|---|---|
| 합금의 물성 판별 | 1 | Y합금의 내열성·열전도율 특성을 옳게 판단하기 |
| 합금 명칭 매칭 | 1 | Al-Cu-Mg계 합금의 명칭과 시효경화 특성 연결하기 |
| Mg-Al계 합금 특징 | 1 | Mg를 주성분으로 한 합금에서 Al 첨가에 따른 기계적 성질 판단하기 |
Y합금은 알루미늄을 기본으로 구리, 마그네슘, 니켈 등이 첨가된 합금으로 고온에서 강도를 유지하는 내열성이 우수하고, 고온에서의 열전도율이 큰 특성을 가진다. 엔진 실린더 헤드 등 고온 부품에 적용되는 사례가 언급되므로 Y합금은 내열성과 함께 열을 잘 전달하는 특성으로 이해한다.
알루미늄 합금 가운데 Al-Cu-Mg계 합금은 시효경화 현상을 통해 인장강도가 크게 증가하는 특성이 있다. 이 계열의 대표적 명칭은 두랄루민으로, 구리와 마그네슘의 첨가로 고강도를 얻어 항공기 등 구조재에 사용되는 점을 기억한다.
마그네슘-알루미늄계 합금으로 알루미늄을 7% 이상 함유한 경우 인장강도와 연신율이 크게 향상되는 합금이 존재한다. 이 합금은 경량성과 함께 우수한 기계적 성질을 보여 특정 명칭(다우메탈)이 정답으로 제시되며, 마그네슘을 주성분으로 하는 합금군과 구별해 이해해야 한다.
구리와 납을 30~40% 범위로 합금한 재료는 열전도율이 양호하고 접촉 마찰이 낮아 높은 회전 속도에서 사용하는 베어링에 적합하다. 켈밋은 이러한 조성과 특성으로 고속 베어링에 사용된다는 설명이 제시되어 있으므로 합금의 조성과 용도 매칭을 통해 식별한다.
알루미늄 자체는 비중이 작고 열·전기 전도성이 우수하며 공기 중에서 치밀한 산화피막을 형성하여 부식에 강한 금속이라는 점을 핵심으로 기억한다. 티타늄은 경량·고강도와 우수한 내식성을 가지지만 열 및 전기 전도성은 낮은 특성을 보인다는 점을 구분한다.
문항 유형은 합금의 주성분과 대표 명칭 또는 물성의 옳고 그름을 묻는 형식으로 출제된다. 예를 들어 "Y합금은 고온에서 열전도율이 작다"는 설명은 재료 설명과 반대이므로 틀린 선택지로 판정한다. 또 "Al-Cu-Mg계 합금은 시효경화를 통해 고강도가 된다"는 진술은 두랄루민과 연결하여 정답으로 판정한다.
합금의 조성 비율과 적용 분야를 묻는 문제는 조성과 용도의 매칭으로 해결한다. 구리-납 합금의 고속 베어링 적용, Mg-Al계에서 Al 7% 이상 첨가 시 강도·연신율 향상 등 재료별 특징을 조합하여 선지를 소거한다.
Y 합금에 대한 다음의 설명 중 틀린 것은?
정답 ④ · Y 합금(Y-alloy)은 알루미늄(Al)을 주성분으로 구리(Cu), 마그네슘(Mg), 니켈(Ni) 등이 합금된 내열성 알루미늄 합금입니다. 이 합금은 고온에서도 기계적 강도가 높고 열전도율이 우수하여 엔진의 실린더 헤드나 피스톤 등 열을 많이 받는 부품에 주로 사용됩니다.
Y 합금은 고온에서 열전도율이 우수하므로, 열전도율이 작다는 설명은 틀린 내용이다.
Aℓ, Cu 및 Mg로 구성된 합금으로 인장강도가 크고 시효경화를 일으키는 고력(고강도)알루미늄 합금은?
정답 ① · 문제는 Al-Cu-Mg계 합금으로서 시효경화로 고강도를 얻는 합금이 무엇인지 묻고 있다. Al-Cu-Mg 조성은 시효경화(aging)를 통해 인장강도를 크게 향상시키는 특성이 있어 두랄루민에 해당한다.
Al-Cu-Mg계 합금으로 시효경화 특성이 우수하며 고강도를 자랑하는 합금은 두랄루민(Duralumin)입니다.
마그네슘 - 알루미늄계 합금이며 7% 이상의 알루미늄을 함유하여 인장강도, 연신율이 매우 큰 것은?
정답 ③ · 마그네슘 합금의 종류와 특성을 묻는 문제입니다. 다우메탈(Dow metal)은 마그네슘을 주성분으로 하고 여기에 7% 이상의 알루미늄(Al)을 함유시킨 대표적인 마그네슘-알루미늄계 합금입니다.
마그네슘에 알루미늄을 7% 이상 첨가한 합금으로 경량과 고강도를 동시에 만족하는 다우메탈이 정답이다.
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