신소재의 분류 및 특징

 

기계재료 핵심요약 - 신소재

 

 

 

신소재

 

형상기억합금	재료를 상온에서 다른 형상으로 변형시킨 후 원래 모양으로 회복되는 온도로 가열하면 원래의 모양으로 되돌아 오는 신소재이다. 합금이란 서로 다른 원소들을 결합하여 원하는 성질의 재료를 만드는 작업을 말한다.

 

 

세라믹재료	세라믹은 무기질의 비금속 재료를 고온에서 소결한 것으로 1,200℃의 절삭열에도 경도 변화가 없는 신소재이다.  주로 고온에서 소결하여 얻을 수 있으며 성분별로는 세라믹계, 탄화물계, 질화물계가 있다.

 

 

세라믹의 성분별 분류

종  류	주 성 분	특  징
산화물계	알루미나 (Al2O3) 규소 (SiO2)	열전도성 및 전기 절연성이 뛰어나다.
탄화물계	탄화규소 (SiC) 탄화타이타늄 (TiC) 탄화붕소 (B4C)	경도가 높고 열전도가 높다.
질화물계	질화규소 (Si3N4)	융점온도가 낮지만 압축 강도가 크다.

 

 

 

파인 세라믹스	세라믹이 가진 중요한 특성인 내열성, 내식성, 전기 절연성 등을 더욱 향상시키기 위해 만들어진 차세대 세라믹으로 가벽고 금속보다 훨씬 단단한 특성을 지닌 신소재이다. 1,000℃ 이상의 온도에서도 잘 견디며 강도가 잘 변하지 않는 장점이 있으나 부서지기 쉬워 가공이 어렵다는 단점도 있다.

 

 

파인 세라믹스의 종류와 특징

종  류	특    징
탄화규소 질소화규소 산화타이타늄 타이타늄산바륨	- 무게가 가볍다. - 원료가 풍부하다. - 금속보다 단단하다. - 강도가 잘 변하지 않느내다. - 강도가 약해서 부서지기 쉽다. - 1000℃ 이상의 고온에서도 잘 견딘다. - 내마모성, 내열성, 내화학성이 우수하다. - 금속에 비해 온도변화에 따른 신축성이 적다.

 

 

 

합금강의 종류

종   류	특        징
비정질합금	- 일정한 결정구조를 갖고 있지 않는 아무르포스 구조이며 강도와 경도가 높으면서도 인성 또한 우수하다. - 자기적 특성이 우수하여 변압기용 철심 재료로 활용된다. - 고속 급랭 작업을 통해 제조할 수 있다.
초소성합금	- 보통의 금속에서 볼 수 없는 뚜렷한 소성 변형을  나타내는 합금이다.
제진합금	- 기계 장치의 표면에 부착하여 진동을 제어하는 합금이다.
초전도합금	- 어떤 종류의 순금속이나 합금을 극저온으로 냉각하면 특정 온도에서 전기저항이 영(0)에 접근하는 합금으로 전동기나 변압기에 사용한다.
방진재료	- 진동음을 방지해 주는 재료이다.
형상기억합금	- 항복점을 넘어서 소성 변형된 재료는 외력을 제거해도 원상태로의 회복이 불가능하지만 이 형상기억합금은 일정 온도에서 재료의 형상을 기억시키면 상온에서 재료가 외력에 의해 변형되어도 기억시킨 온도로 가열만 하면 변형 전의 형상으로 되돌아 오는 합금이다. - Ni-Ti계, Ni-Ti-Cu계, Cu-Al-Ni계 합금이다.
자성재료	- 상오내에서 자화시켜 강한 자기장을 얻을 수 있는 재료
세라믹재료	- 알루미나가 주가 되는 재료로 높은 온도에서 잘 견뎌내는 특성이 있으며 금속의 무기재료를 고온에서 소결처리하여 만든다.

 

 

 

핵심문제

 

01. 산화물계 세라믹의 주재료는? [2011년 1회 - 기출]

① Si02

② SiC

③ TiC

④ TiN

 

 

정답 : ①

 

 

01 - 해설.

- 세라믹은 무기질의 비금속 재료를 고온에서 소결 한 것으로 1,200℃의 절삭열에도 경도 변화가 없는 신소재로써 주로 고온에서 소결 하여 얻을 수 있으며 성분별로는 세라믹 게, 탄화물계, 질화물계가 있다.

 

 

 

 

 

 

02. 형상기억합금의 종류에 해당되지 않는 것은? [2013년 5회 - 기출]

① 니켈-타이타늄계 합금

② 구리-알루미늄-니켈계 합금

③ 니켈-타이타늄-구리계 합금

④ 니켈-크롬-철계 합금

 

 

정답 : ④

 

 

02 - 해설.

- 형상기억합금에는 Cr이 합금원소로 사용되지는 않는다.

- 형상기억합금은 특정 온도에서의 형상을 기억할 수 있는 합금으로 실온까지 온도를 내려 다른 형상으로 변형시켰다가 다시 온도를 상승시키면 기억시켜 둔 일정한 온도 이상에서 다시 본래의 모습으로 변화하는 합금이다.

- Ni-Ti계합금, Cu-Zn-Al합금 등이 사용되고 있으나 가격이 비싸다.

- 그 종류에는 Ni-Ti계, Ni-Ti-Cu계, Cu-Al-Ni계 합금이 있으며 항공기나 잠수함의 급유관 이음쇠, 원자력 발전소의 냉각관 이음쇠, 안경 등에 이용된다.

 

 

 

 

기계재료도 3분의 2가 끝나가네요~

앞으로 4회분의 포스팅만 남은 상태입니다. 기계재료가 끝나면 기계요소 설계 과목으로 포스팅 이어서 들어가겠습니다.

다음 포스팅은 공구재료에 대해 알아보도록 하겠습니다.

 

오늘 하루도 행복한 하루 보내세요~^^