계장화 압입시험을 통한 Cu-Zr 비정질 합금의 소성변형 거동에 관한 연구

Abstract

결정질 재료와는 달리 결정학적 결함(특히, 전위)을 정의할 수 없는 비정질 합금은 변형이 전단밴드(shear band)의 생성/전파에 의해 지배되는 것으로 알려져있다. 최근 이와같이 독특한 비정질 합금의 소성 변형 기구를 명확히 규명하기 위하여, 나노 및 마이크로 계장화 압입시험을 이용한 연구가 국내외에서 활발히 진행되고 있다. 이러한 노력의 일환으로 수행된 본 연구에서는 넓은 조성범위에 걸쳐 안정적인 비정질 구조를 만들 수 있고 미세한 화학조성의 변화에도 기계적 성질이 뚜렷하게 변화하는 Cu-Zr 이원계 비정질 합금, 특히 일축 압축 시험을 통해 소성변형율과 강도의 뚜렷한 차이가 관찰되는 Cu65Zr35와 Cu50Zr50 시험편에 대하여 압입 시험을 수행하였다. 우선 나노압입시험에서 얻은 하중-변위 곡선 상에서 관찰되는 불연속 소성거동(discrete plastic flow) 및 이의 하중속도 의존성을 분석하였다. 또한, 계면접합기술(interface bonding technique)을 통해 준비한 Cu-Zr 이원계 비정질 시험편의 계면 접합부에 대하여 반경 0.5 mm의 마이크로 구형 압입자를 이용하여 계장화 압입 시험을 수행하였고, 계면을 분리하여 얻어진 압입 영역 하부를 비교 분석하였다. 이상과 같이, Cu65Zr35와 Cu50Zr50 비정질 합금의 시험결과를 비교, 분석함으써, 본 연구에서는 비정질 합금의 소성변형에 영향을 미치는 인자들을 정의하고자 하였다.