벌크 비정질 합금의 압입시험시 압입자 하부에서 발생하는 소성 변형 거동에 관한 연구

Abstract

계장화 압입시험에서 구형 압입자는 피라미드형의 베르코비치 압입자와 달리 형상적 자기유사성(geometrically self-similarity)이 없으므로, 하중의 증가에 따라 압입자 하부의 응력과 변형률이 증가하는 특성을 나타낸다. 이러한 구형 압입자의 특징을 이용하여, 본 연구에서는 전단밴드(shear bands)의 생성/전파에 의해 제어되는 특이한 소성 유동거동을 나타내는 벌크 비정질 합금의 국부적 변형 특성을 분석하고자 하였다. 이를 위해, 계면접합기술(interface bonding technique)을 이용하여 준비한 Zr-계 벌크 비정질 시험편의 계면 접합부에 대하여 반경 0.5 mm의 마이크로 구형 압입자를 이용, 서로 다른 최대하중(2 - 20kgf)에서 계장화 압입 시험을 수행하였다. 이후, 계면을 분리하여 얻어진 압입 영역 하부에 나노압입시험을 수행하고, 압입자 하부에서의 경도 변화를 측정하였다. 그 결과, 전단 밴드가 관찰된 압입자 하부에는 연화(softening)가 일어났음을 알 수 있었고, 구형 압입시의 최대하중에 따라 전단 밴드 생성/전파 양상이 변화함을 확인하였다. 이러한 결과를 바탕으로, 벌크 비정질 합금의 압입시 압입자 하부에서 발생하는 불균일 소성 변형 특성을 체계적으로 분석할 수 있었다.