Zr계 벌크 비정질 합금의 압입크기효과 연구

Abstract

나노 및 마이크로 크기 단위의 기계적 물성 연구에 널리 활용되고 있는 나노압입시험은 1마이크론미터이하의 압입 깊이에서 경도값이 급격히 증가하는 압입크기효과(indentation size effect)를 나타낸다. 형상적 필요전위(geometrically necessary dislocation) 밀도를 고려함으로써 압입크기효과를 설명할 수 있는 결정질 재료와는 달리 전위가 존재하지 않는 벌크비정질합금(bulk metallic glass)에서는 압입크기효과의 존재 유무에 대한 논란이 진행되고 있다. 이를 규명하기 위해 본 연구에서는 Zr 3원계(Zr-Cu-Al) 및 5원계(Zr-Cu-Ni-Ti-Al) 벌크비정질합금 시험편에 대하여 압입자 각도가 각각 35.3°(cube-corner), 50°, 65.3°(Berkovich), 70° 인 다양한 삼각뿔형 압입자를 이용하여 나노압입시험을 수행하였다. 압입시험은 연속 강성도 측정법(continuous stiffness measurement)과 일반압입 시험법을 이용하여 다양한 최대 하중(5-500mN)하에서 수행하였고, 얻어진 결과를 이용하여 비정질합금의 깊이에 따른 압입크기효과를 체계적으로 분석할 수 있었다.