결함의 근본적 제거

상식적으로 생각해 볼 때, 재료의 강도와 인성값을 높일 수 있는 첫걸음은 파괴의 원점이 되는 큰 결함들을 아예 없애버리는 것이다. 이에는 파면사진 관찰 (破面寫眞 觀察, fractography)에 의해 임계결함을 파악하고, 이 임계결함 발생공정을 개선하는 방법이 있다. 즉, 원료 분말의 크기분포를 고르게 하는 것, 성형밀도를 높이는 것, 소결을 더 잘 하는 것, 작업자가 더 주의를 기울여 포함물이 섞여 들어가지 않도록 하는 것, 비파괴시험에 의한 선별 및 보증시험을 철저히 하는 것 등이다. 이러한 방법을 쓰게 되면 결함의 수도 줄어지고, 그 크기도 보통 20∼50 ㎛ 이하로 제어할 수 있기 때문에 상당한 강도의 향상을 이룰 수 있다. 그러나, 그 인성값은 크게 변하지 않아서 보통 5 이하를 나타낸다.

앞에서도 말한 바와 같이 가장 먼저 없애야할 결함은 표면결함이다. 따라서, 재료의 파괴원인이 되는 결함이 표면결함인지 내부결함인지를 아는 것은 중요하다. 이의 가장 쉬운 실험방법은 높이와 너비가 다른 막대형 시편으로 꺾임강도 시험을 해보는 것이다. 즉, 한번은 높이 쪽으로 한번은 너비 쪽으로 시험해서, 최고인장 응력이 미치는 시편 아래 면의 넓이가 넓어짐에 따라 낮은 강도가 나오면 표면결함이 파괴의 원인이 되고 있다는 증거가 되고, 강도의 변화가 없으면 부피결함이 파괴의 원인이 되고 있다는 증거가 된다. 또한, 파면을 현미경으로 관찰함으로써 파괴가 어디서 시작되는지를 바로 알아볼 수도 있다.


1997년 9월 29일 이준근


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