나노압입시험을 이용한 나노결정Ni의 크립거동 평가

Abstract

100 nm 이하의 결정립 크기를 가지는 나노결정재료(nanocrystalline material)는 강도, 성형성 및 내식성 등이 우수하여 공업용 재료로의 다양한 활용이 기대되고 있다. 나노결정재료가 나타내는 특이한 기계적 거동으로는 결정립계 분율 및 역할의 증가에 따른 역 홀-페치 관계(inverse Hall-Petch relation)를 들 수 있다. 이는 일반 금속재료의 경우 고온에서 관찰되는 입 계미끄럼(grain boundary sliding) 현상과 이에 따른 크립 변형 이 상온에서도 발생함을 의미한다. 하지만, 시험편 크기의 제한 으로 인하여 기존의 크립시험을 통해 나노결정재료의 크립거동 을 분석하기에는 어려움이 있다. 이를 극복하기 위한 노력의 일 환으로서, 본 연구에서는 나노결정 Ni의 상온 크립 거동을 체 계적으로 분석하기 위하여 다양한 최대하중(10~200 mN) 및 하 중속도(0.1~5 mN/s)로 나노압입시험을 수행하였다. 이를 통해 최대하중과 하중속도의 변화에 따른 크립 변형율 속도 민감도 (strain rate sensitivity)를 체계적으로 분석하였다.