[재료공학실험]세라믹의 기계적 특성 평가

1. 실험 목적
가. 세라믹의 파괴강도 실험과 비커스 경도 실험을 통하여 세라믹 시편의 강도왿� 경도를 측정하고 측정값과 이론값의 차이가 있는지 확인한다.
나. 이 과정 중 만약 차이가 발생한다면 그 원인을 파악하고 해결할 수 있는 방법을 찾아내기 위해 이 실험을 진행한다.

2. 실험 이론 및 원리
가. 재료의 변형
1) 탄성변형(Elastic Deformation) ? 재질에 가해진 하중이 제거되면 변형이 가해진 양이 원래 모양으로 돌아가는 상태, 가역적 변형
2) 소성 변형(Plastic Deformation) ? 재질에 가해진 하중이 제거되더라도 재료가 갖고 있던 원래 모양으로 돌아가지 않고 변형을 유지하는 상태, 비가역적 변형[1]

나. 세라믹의 기계적 성질
1) 탄성 변형 : 외부의 응력에 대하여 변형이 발생하나 응력이 제거되면 변형이 완전히 제거됨 ? 가역반응
① 응력과 변형 - 응력(stress) : 물체에 작용하는 힘을 점진적으로 증가시키면 물체의 형상 변화인 변형과 내부의 저항력
- 변형(strain) : 물체가 외부에서 힘을 받아 일시적으로 또는 영구적으로 구조나 모양이 변환되는 것

② 원자적 관점
외부의 응력은 원자간의 거리 변화 유도, 외부 응력의 제거 시 원자간 거리는 평형 거리로 복귀함

③ 선형변형&비선형 탄성
- 선형변형 : (파괴 전 혹은 소성변형 전까지) 대부분의 세라믹, 금속
- 비선형 탄성 : 고분자, 마이크로 균열이 많은 세라믹
④ 탄성율(Young’s modulus)
- 변형의 형태왿� 양, 재료의 결합력, 가해진 응력, 온도에 의존
- 연신거리의 변화량에 따라 인장 혹은 압축, 휨강도가 비례적으로 증가하는 구간의 기울기를 의미함.
- 낮은 연성과 높은 탄성계수
- 응력은 strain(변형)에 비례함 (Hook’s law) σ=E×ε(ε:strain, σ:stress)
- 결합력이 클수록 Young’s modulus 가 크다 변형시키기 어려움.

2) 강도 : 공학에서 어떤 재료가 파괴 시까지 받을 수 있는 응력