금속재료분석학 과제 3.

안녕하세요! 오늘은 금속재료분석학에서 다루는 과제를 살펴보겠습니다. ^^

 

다들 중간고사 준비를 철저하게 하시면 좋은 성적은 꼭 따라올 거예요.

 

같이 살펴볼 과제는 XRD 관련 과제입니다.

우리가 신소재를 전공하면서, 밥 먹듯이 외우는 '브래그 법칙' 잘 아시죠?

이 브래그 법칙은 다른 과목에서도 시험문제로 많이 등장합니다. 그래서 한 번만 잘 알아두면 자주 사용하는 내용이예요.

 

문제는 다음과 같습니다. X선을 BCC-Fe에 조사했을 때 회절이 발생하는 면과 회절각을 계산하는 것입니다.

간단하다고 생각되지만 실수가 나올 수 있는 문제이므로 직접 계산해보는 것이 좋아요!

 

우리가 공부해서 알 수 있듯이, BCC에서는 h+k+l 이 짝수일 때만 회절이 발생합니다.

이를 '회절 조건' (diffraction condition) 이라 합니다.

 

이 내용으로 더 나아가 알 수 있는 것은.

 

1. 격자 상수

- 회절각과 면간거리를 이용해서 격자상수 a를 구할 수 있습니다.

- BCC Fe 의 격자 상수는 약 2.866 A, 이 값이 변하면 합금화, 응력, 결함 등을 추정할 수 있습니다.

 

 

2. 상 분석

- 회절되는 면의 패턴을 보면 Fe이 BCC인지 FCC인지 또는 다른 상이 섞여 있는지 알 수 있겠죠?

- ex) 만약 샘플을 조사했을 때, BCC peak만 보인면 순수한 α-Fe (철의 BCC상)임을 알 수 있어요.

 

 

3. 정렬정도, 결정 방향성

- 특정 peak이 강하게 나타나면, 결정들이 특정방향으로 많이 배열되어 있다는 의미입니다.

- ex) (110)peak이 매우 강하면  BCC결정이 (110) 방향으로 정렬된 샘플인걸 알 수 있습니다.

 

 

4. 입자 크기 및 잔류 응력

- peak의 폭이 넓을수록 입자가 작다는 걸 의미합니다. 이는 쉐러 공식으로 나노 단위의 결정 크기를 추정할 수 있습니다.

- 격자 간격이 정상보다 늘어나거나 줄면, 압축 또는 인장 응력이 있다는 뜻입니다.

 

 

5. 불순물 또는 다른 상 존재 여부

- 예상치 못한 peak이 있다면, 산화물, 탄화물, 기타 홤학물이 포함되었을 가능성이 있습니다.

 

 

이렇게! XRD 분석 하나만으로 소재의 많은 정보를 수집할 수 있는 것을 알게되었습니다.