탄성응력에 의한 비정질 합금의 비가역적 구조변화와 이의 기계적 물성에 미치는 영향

Abstract

비정질 재료는 불규칙한 원자 배열로 인하여 결정질 재료와 같은 격자 구조(lattice structure)를 설명하기가 어렵다. 그러나 최근 비정질 합금이 다양한 단주기 배열 구조(Short Range Order; SRO)를 가지고 있으며, 이러한 배열 구조에 따라 합금 내의 원자들이 충진되는 상태가 달라진다는 연구결과가 발표되었다. 또한 분자동역학 모델을 이용하여 탄성구간 내에서도 비정질 합금이 갖는 단주기 배열이 변화한다는 연구결과가 발표되었다. 이러한 결과들을 통하여 비정질 합금에 탄성응력을 가할 경우 원자들의 단주기 배열이 바뀔 수 있으며, 이는 탄성영역에서 비정질 합금의 비가역적인 구조변화가 가능하다는 사실을 시사한다.본 연구에서는 비정질 합금에 장시간에 걸쳐 탄성영역에 해당하는 정하중을 가한 결과 기계적 물성이 변화한다는 사실을 관찰하였다. DSC를 이용한 자유부피 측정 결과, 정하중을 가한 시편의 경우 주조상태의 시편에 비하여 상대적으로 큰 자유부피 분율을 갖으며 이는 재료의 충진상태가 정하중에 의하여 변화함을 의미한다. 이로부터 비정질 합금에 탄성응력을 가할 경우 결정질 재료와는 달리 비가역적인 구조변화를 일으킨다는 사실을 알 수 있었으며, 본 연구에서는 이러한 비가역적 구조변화가 비정질 합금이 갖는 기계적 물성에 미치는 영향에 대하여 조사하였다.