| 중국과학자 공정구조재료의 국제난제 해결 | ||
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 중국과학자가 공정구조재료의 강도와 인장연성을 동시에 높이는 연구에 성공하여 주목받고 있다. 중국과학원 금속연구소 심양(沈陽)재료과학 국가(연합)실험실의 루커(卢柯)연구팀은 매우 높은 항복강도와 높은 인장연성 변형특성을 지닌 기울기 나노금속 구리(Cu)를 개발하는데 성공했다. 연구결과 기울기 나노금속구리의 탁월한 가소성 변형특성은 기울기나노구조의 독특한 변형메커니즘에서 기인한 것임을 밝혔다. 연구팀은 미세조직에 대한 연구를 통해, 기울기 나노구조의 경우 인장과정에 그 주도적 변형메커니즘이 기계적 구동방식의 결정립계로 전이하며, 이로 인해 결정입자가 커지는데 이러한 변형메커니즘은 전위운동, 쌍정, 결정립계 미끄럼 혹은 크리프 등의 재료변형메커니즘과는 차원이 완전히 다른 것도 규명했다. 관련 연구성과는 2월 17일 미국「사이언스」온라인판에 게재했다. 공정구조재료의 경우 이상적인 성능은 높은 강도와 높은 인장연성을 동시에 갖추는 것이지만 실제로 강도와 인장연성을 두루 갖추기는 매우 힘들다. 고강도재료의 경우 대부분은 가소성이 매우 낮으나 이와 반대로 가소성이 양호한 재료의 경우는 강도가 매우 낮은 것이 단점이다. 대표적인 고강도재료인 나노금속재료(미립사이즈가 나노스케일의 다결정금속)는 강도가 보통금속보다 한자리 높지만 그 대신 인장연성은 거의 없다. 이리하여 나노금속의 가소성과 연성을 어떻게 높이는가 하는 문제는 최근 몇 년간 국제재료분야의 중요한 난제로 남아있었다. 기울기 나노구조는 입자치수의 공간차원의 기울기분포를 가리킨다. 루커연구팀은 표면기계밀링처리(SMGT)기법을 이용해 순수 구리막대표면에 기울기 나노구조를 제조하는데 성공했으며, 표면에서 내부에 이르기까지 결정입자치수를 십몇나노(nm)기울기에서 마이크로(㎛)스케일로 확대하였는데 막대의 코어부분은 거친 입자구조(입자치수는 수십마이크로미터)이며, 이런 기울기 나노구조의 두께는 수백마이크로미터에 달하였다. 기울기 나노구조층은 매우 높은 인장항복강도를 지니는데, 바깥층의 50마이크로미터 두께의 기울기 나노구조의 항복강도는 660MPa(거친 결정 구리의 10배정도)에 달하며, 실온 인장실험결과 기울기 나노구조의 표층은 인장 진변형률(true strain)이 최고로 100%일 경우에도 여전히 균열이 생기지 않고 완벽함을 유지하고 있어 인장연성 변형특성은 거친 입자 구리보다 월등한 것으로 나타났다. 따라서 높은 강도와 높은 인장연성을 동시에 갖춘 나노구조재료는 고성능 공정구조재료의 발전을 위해 전혀 새로운 길을 개척해놓았다는 점에서 그 의의가 깊다. 표면기계밀링처리법은 최근 중국과학원 금속연구소 심양재료과학 국가(연합)실험실이 개발한 기울기 나노구조 제조 신기술로서 제조공법이 간단하여 공업응용에 적합하다. 신기술의 개발은 기울기 나노금속의 기본성능연구를 추진하였음은 물론이고 고성능 기울기 나노표층재료의 공업응용 및 재료표면공정기술의 발전에 대해서도 중요한 촉진역할을 할 것으로 기대된다. 정보출처 : http://news.sciencenet.cn/sbhtmlnews/2011/2/241670.html |
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