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강화 기구와 전위

Cu에 미세한 Al₂O₃ 입자를 분산시킨 합금이나, 철에 Y₂O₃ 입자를 분산시킨 ODS강처럼, 산화물 입자로 강화하는 분산 강화의 특징으로 옳은 것은 무엇인가?

  1. A시효로 기지에서 석출시킨 정합 산화물을 사용하므로, 용체화 처리와 시효의 온도를 선택하면 석출 경화와 마찬가지로 강도를 조정할 수 있다
  2. B기지에 녹지 않고 조대화하기 어려운 단단한 산화물이 전위를 우회시키므로, 석출물이 녹거나 조대화하는 고온에서도 강도가 남기 쉽다
  3. C산화물 입자가 전위에 절단될 때 생기는 역위상 경계로 강화하므로, 입자가 클수록 강하며 고온에서는 입자가 녹아 연성이 돌아온다
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정답: B. 기지에 녹지 않고 조대화하기 어려운 단단한 산화물이 전위를 우회시키므로, 석출물이 녹거나 조대화하는 고온에서도 강도가 남기 쉽다

분산 강화에서는 기지에 거의 녹지 않고 기지와 반응하지 않는 산화물 입자를, 내부 산화나 분말을 강하게 섞어 합치는 기계적 합금화로 만들어 분산시킵니다. 단단하고 비정합인 입자는 전위에 절단되지 않고 오로완 기구로 강화합니다. 석출물은 고온에서 녹거나 오스트발트 숙성으로 조대해져 강도를 잃지만, 산화물 입자는 융점 근처까지 거의 변하지 않으므로 고온 강도나 크리프 강도를 유지할 수 있습니다. Al₂O₃ 분산 구리는 고온에서도 연화하기 어려운 용접 전극 등에, ODS강은 원자로 연료 피복관의 후보재로 사용됩니다. 시효로 석출시킨다는 선택지는 석출 경화의 설명이며, 산화물은 기지에 녹지 않으므로 용체화할 수 없습니다. 역위상 경계는 규칙상의 석출물을 절단할 때의 이야기입니다.

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  4. 완전한 결정에서 슬립면 위아래의 원자면을 한꺼번에 어긋나게 하는 데 필요한 전단 응력(이론 전단 강도)을 τ ≈ G/2π로 어림하면, 구리(강성률 G = 48 GPa)에서는 약 7.6 GPa가 된다. 실제 구리 단결정이 슬립하기 시작하는 전단 응력이 1 MPa 정도로 자릿수가 다를 만큼 작은 이유로 옳은 것은 무엇인가?
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