Cr-Zr 벌크 비정질 합금의 시간의존적 변형 거동 분석

Abstract

벌크 비정질 합금은 고온 및 낮은 응력 상태에서는 균일변형(homogeneous deformation)을, 저온 및 높은 응력 상태에서는 불균일변형(inhomogeneous deformation)거동을 나타낸다고 알려져 있다. 최근, 비정질 합금은 항복강도 이하의 응력에서도 시간의존적 균일소성변형이 관찰된다는 새로운 연구결과들이 발표되고 있다. 이와 관련하여, 본 연구에서는 상온에서Cu-Zr 벌크 비정질 합금이 나타내는 시간의존적 크립거동을 나노압입시험으로 분석하였다. Cu-Zr 벌크 비정질 합금은 원소량의 변화에 따라 초기 자유부피(free volume)가 급격히 변화한다고 알려져 있는데, 상대적으로 가장 많은 초기 자유부피를 지닌 Cu50Zr50, 가장 적은 초기 자유부피를 나타내는 Cu65Zr35 합금, 그리고 유리천이온도(Tg) 이하(673K)에서 20분동안 어닐링하여 구조적으로 완화시킨 Cu50Zr50 시험편에 대하여 나노압입시험을 수행하였다. 50mN의 최대하중으로 400초 동안 최대하중을 유지하여 얻은 크립 거동과 최대하중의 1%(0.5mN)까지 하중을 제거한 상태에서 400초 동안 하중을 유지하여 얻은 의탄성 회복(anelastic recovery)거동의 분석을 통하여 초기 자유부피의 양에 따른 비정질 합금의 시간의존적 변형거동을 정리하였다. 그 결과, 크립 및 회복 거동 양이 초기자유부피의 양에 따라 크게 변함을 알 수 있었고, 이를 기반으로 점소성(viscoplasticity) 변형량의 자유부피 의존성을 분석할 수 있었다.