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재료공학

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재료공학 기반 KIC 파괴인성 실험과 CT 시편 분석 방법 파괴 인성(KIC)은 구조 재료가 균열을 포함한 상태에서 하중을 얼마나 견딜 수 있는지를 정량적으로 나타내는 중요한 기계적 특성입니다. 특히 금속공학, 항공우주공학, 원자력 재료 설계, 기계공학 등 다양한 분야에서 구조적 안정성과 안전계수를 확보하기 위한 핵심 지표로 활용되고 있죠.이러한 파괴 인성 시험은 재료공학(Materials Engineering)의 핵심 실험 분야에 속하며, 측정 결과는 다양한 응용 공학 분야에서 구조 설계, 수명 예측, 손상 허용 해석 등에 광범위하게 활용됩니다.특히 CT(Compact Tension) 시편을 이용한 KIC 측정은 재료의 미세조직과 기계적 거동을 정밀하게 연결하는 도구로 기능하며, 각종 산업 현장의 해석 모델에서도 필수적인 요소로 사용되고 있습니다. 따라서 이번..
XRD 회절 패턴을 통한 격자 간 거리와 결정상의 재료공학적 분석 방법 재료공학에서는 재료의 물리적 특성과 구조를 파악하기 위해 다양한 분석 기법이 사용됩니다. 그중에서도 X선 회절 분석(XRD, X-ray Diffraction) 은 결정질 재료의 격자 구조, 결정상, 결정성 정도 등을 파악하는 데 가장 널리 활용되는 비파괴 분석 기법입니다. XRD는 고체 재료 내부의 결정 구조를 정밀하게 분석할 수 있어, 재료의 합성 여부 확인, 열처리 효과 평가, 상 변화 관찰 등 다양한 목적으로 활용됩니다. 이번 글에서는 XRD 회절 패턴의 기본 해석 원리를 중심으로 격자 간 거리(d-spacing) 계산 방법과 결정상 분석의 실제 활용 방법에 대해 알려드리겠습니다. 특히 재료공학, 금속공학, 고체물리학 분야에서 XRD가 어떤 방식으로 쓰이고 있는지, 그리고 그 결과를 실무에 어떻게 ..
인장시험으로 항복점과 응력 변형률 곡선을 해석하는 공학적 접근 재료공학은 금속, 세라믹, 고분자, 복합재료 등 다양한 소재의 기계적 특성을 정량적으로 이해하고, 이를 바탕으로 제품 설계와 제조 공정을 최적화하는 학문입니다.이때 각 재료가 외부 하중에 어떻게 반응하는지를 파악하기 위한 대표적인 실험이 바로 인장 시험(tensile test) 입니다.인장 시험은 재료의 강도, 연성, 항복거동, 탄성계수 등을 평가할 수 있는 가장 기본적이면서도 핵심적인 기계적 시험 방법으로, 특히 구조재료나 기계부품처럼 반복 하중을 받는 요소에서는 재료 선정과 품질 검증의 중요한 기준이 됩니다. 이번 글에서는 인장 시험을 통해 항복점(yield point)을 어떻게 도출하는지, 그리고 그 결과로 얻은 응력-변형률 곡선(stress-strain curve)을 어떤 방식으로 해석할 수 있는..
금속재료학 기반 탄소강의 종류와 기계적 물성 특성 정리 철강재료는 산업 전반에 걸쳐 가장 널리 사용되는 금속 재료이며, 그중에서도 탄소강은 재료공학의 핵심 기초 소재로 분류됩니다. 탄소강은 철(Fe)과 탄소(C)를 기본 성분으로 하며, 그 외에 극미량의 망간(Mn), 규소(Si), 인(P), 황(S) 등을 포함하는 강철입니다. 탄소 함량의 변화에 따라 다양한 기계적 성질을 보이기 때문에, 구조재 및 기계부품 소재로서의 활용도가 매우 높습니다.본 글에서는 재료공학적 관점에서 탄소강을 저탄소강, 중탄소강, 고탄소강으로 분류하고, 각각의 기계적 특성과 응용 분야에 대해 상세히 정리하였습니다. 특히 열처리 가능성, 인성, 경도, 인장강도 등 기계적 성질의 차이를 중심으로 설명하여, 소재 선택 시 필요한 공학적 판단 기준을 제공하고자 합니다. 탄소강과 합금강의 구분..
재료공학 기반 니켈기 초합금의 고온강도 원리와 감마 프라임 석출 해석 고온 환경에서도 안정적인 기계적 성능을 유지할 수 있는 금속 재료에 대한 수요는 산업 전반에서 지속적으로 증가하고 있습니다. 특히 항공우주, 가스터빈, 원자력 발전과 같은 극한 조건의 산업 현장에서는 고온에서도 강도와 내구성을 유지할 수 있는 구조용 금속 소재가 필수적으로 요구되고 있죠. 이러한 요구에 대응하기 위해 개발된 대표적인 고온 구조 재료가 바로 니켈기 초합금입니다. 니켈기 초합금은 섭씨 1,000도 이상의 고온 환경에서도 고강도, 내산화성, 내크리프성을 유지할 수 있도록 설계된 복합 합금계 재료입니다. 이러한 성능은 단순한 합금 조성 제어만으로는 구현될 수 없으며, 미세조직 내에서 형성되는 정밀한 석출상과 그 분포 특성이 결정적인 역할을 합니다.그중에서도 감마 프라임(γ′) 석출상은 전위 이동..
주사전자현미경(SEM)의 작동 원리와 미세조직에 대한 재료공학적 해석 재료 공학 분야에서는 소재의 구조적 특성과 물성을 정밀하게 파악하기 위한 다양한 분석 장비를 활용합니다. 그중에서도 SEM(주사전자현미경)은 미세한 조직을 나노 수준까지 시각화할 수 있는 대표적인 고해상도 장비로, 금속, 세라믹, 복합재료 등 다양한 소재의 내부 구조 해석에 핵심적인 역할을 수행하죠.광학 현미경이 빛의 파장을 이용하는 반면, SEM은 전자빔을 시료에 조사함으로써 그 상호작용에 따라 다양한 이미지를 형성합니다. 이를 통해 수십만 배의 고배율 이미지를 관찰할 수 있으며, 재료 표면의 조성, 결함, 형상, 결정 방향성까지 정밀하게 분석할 수 있습니다.이번 글에서는 재료 공학 관점에서 주사전자현미경(SEM)의 작동 원리와 이를 활용한 미세조직 해석 방법에 대해서 설명해 드리도록 하겠습니다. 전..
TTT 곡선과 CCT 곡선의 구조 비교 및 재료공학적 열처리 해석 재료의 열처리 공정은 미세조직과 기계적 성질을 결정짓는 핵심 과정입니다. 이때 어떤 냉각 곡선을 따르는가에 따라 조직의 종류와 분율이 달라지고, 결과적으로 강도, 인성, 경도 등 주요 특성이 크게 달라지게 됩니다. 재료 공학에서는 이러한 상변태와 조직 형성을 시각적으로 이해하기 위해 다양한 시간 온도 변태 곡선들을 활용합니다.대표적인 것이 바로 TTT 곡선과 CCT 곡선입니다. 두 곡선 모두 오스테나이트에서 다른 조직으로의 변태를 설명하기 위한 도구이지만, 사용 조건과 해석 방식, 그리고 실무에서의 활용도는 서로 다른 특징을 가지고 있습니다.이번 글에서는 재료공학적인 시각으로 TTT 곡선과 CCT 곡선을 비교하고, 실제 열처리 공정에 어떻게 응용되는지를 상세히 설명해드리겠습니다. TTT 곡선의 구조와 ..
재료공학적에서 해석하는 마르텐사이트 결정 구조와 형성 인자 분석 철강재의 물리적 성질을 결정짓는 요인은 다양하지만, 그중에서도 마르텐사이트는 재료 공학적으로 가장 중요한 미세조직 중 하나입니다. 마르텐사이트는 주로 담금질 열처리를 통해 생성되며, 경도와 강도를 크게 증가시키는 특성을 지니고 있어 고강도 강재 개발의 핵심 역할을 수행합니다. 특히 자동차, 항공, 에너지 산업과 같은 분야에서는 이 조직의 존재 여부가 제품의 내구성과 신뢰성을 좌우하기 때문에, 마르텐사이트 형성 조건과 결정 구조에 대한 이해는 필수적입니다. 이 글에서는 재료 공학의 관점에서 마르텐사이트의 결정구조를 구체적으로 해석하고, 어떤 조건에서 형성되는지를 소개하고자 합니다. 단계적인 설명을 통해서 마르텐사이트에 대한 근본적인 이해와 실제 열처리 공정 설계나 소재 선택을 실질적으로 할 수 있는 지식을..

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