필링-베드워스 비의 뜻과 개념을 알기 쉽게 해설

필링-베드워스 비의 뜻

산화물의 부피와 그것을 만드는 데 쓰인 금속의 부피의 비. 1보다 작으면 피막이 갈라지기 쉽고, 1~2 정도이면 보호성이 되기 쉽다고 여겨지는 기준.

일본어 명칭: ピリング・ベドワース比

‘필링-베드워스 비’ 관련 연습 문제는 1개 분야에 1문제가 있습니다(고온 재료와 크리프 등).

필링-베드워스 비 연습 문제에 도전

금속 산화 피막의 필링-베드워스 비(PBR, 산화물의 부피와 그것을 만드는 데 쓰인 금속의 부피의 비)를 PBR = (M_ox ρ_M)/(n M_M ρ_ox)로 구한다(M은 몰 질량, ρ는 밀도, n은 산화물의 화학식 하나에 포함된 금속 원자의 수). 마그네슘(24.31 g/mol, 1.74 g/cm³)과 MgO(40.30 g/mol, 3.58 g/cm³, n = 1)에 대해 PBR과 피막의 성질의 조합으로 옳은 것은 무엇인가?

A약 1.24로, 피막에 적당한 압축 응력이 걸려 금속을 덮는 보호적인 피막이 된다
B약 0.81로, 1보다 작으므로 피막은 치밀하게 수축하여 금속을 잘 보호한다
C약 0.81로, 피막이 금속 표면을 다 덮지 못하고 갈라지기 쉬워 보호적이 되기 어렵다

정답과 해설 보기

정답: C. 약 0.81로, 피막이 금속 표면을 다 덮지 못하고 갈라지기 쉬워 보호적이 되기 어렵다

PBR = (40.30 × 1.74)/(1 × 24.31 × 3.58) = 70.1/87.0 ≈ 0.81입니다. PBR이 1보다 작으면 산화물의 부피가 소비된 금속의 부피보다 작아, 피막에는 인장 응력이 걸려 갈라지거나 틈이 생기며 산소가 금속까지 도달하기 쉬워집니다. 1~2 정도에서는 피막이 금속을 빈틈없이 덮기 쉬워 Al₂O₃(PBR ≈ 1.29)를 만드는 알루미늄처럼 보호적이 되기 쉬운 반면, 2를 크게 넘으면 압축 응력이 너무 커져 벗겨지기 쉬워집니다. 약 1.24는 분자와 분모를 거꾸로 한 값입니다. PBR은 어디까지나 기준이며, 보호성은 피막 속 확산의 속도나 밀착성에도 좌우됩니다.

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해설 속의 ‘필링-베드워스 비’

‘필링-베드워스 비’ 관련 문제(1문제)

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