확산성 변환
Diffusionless transformation
 |
확산 없는 변환은 원자의 장거리 확산 없이 오히려 수정구조의 변화를 초래하는 많은 원자의 어떤 형태의 협력적이고 동질적인 움직임에 의해 발생하는 위상 변화다. 이러한 움직임은 작고, 보통 원자간 거리보다 작으며, 원자들은 상대적 관계를 유지한다. 많은 수의 원자가 질서 있게 움직이면 일부는 이를 민간 확산에 기초한 단계적 변화와는 대조적으로 군사적인 변화라고 한다.[1]
이러한 유형의 가장 흔하게 접하는 변환은 아마도 가장 많이 연구되고 있는 마텐시틱 변환이며, 비임상 변환의 한 부분집합에 불과하다. 강철의 마텐시틱 변환은 위상 변환의 이 범주의 가장 경제적으로 중요한 예를 나타내지만, 형상기억합금과 같은 대안의 수가 증가하고 있다.
분류 및 정의
이웃에 상대적인 원자(또는 원자 그룹)의 조정된 움직임에 의해 구조적인 변화가 일어날 때 그 변화를 불연속적 변환이라고 한다. 이것은 광범위한 변환을 다루기 때문에 추가 분류가 개발되었다[Cohen 1979].
첫 번째 구분은 격자-변형 변형이 지배하는 변형과 셔플이 더 중요한 변형을 구별할 수 있다.
균질 격자-변형성 균주는 베인 균주라고도 하며, 하나의 브라바이스 격자를 다른 것으로 변형시키는 변종이다. 이것은 하나의 벡터, y를 새로운 벡터, x:로 변환하는 변형 행렬 S로 나타낼 수 있다.
이것은 직선이 새로운 직선으로 변형되기 때문에 동질적이다. 그러한 변환의 예로는 세 축(dilation) 모두에서 크기가 증가하는 입방 격자 또는 단조 구조로 깎이는 것을 포함한다.
슈플은 이름에서 알 수 있듯이 단위 세포 내에서 원자의 작은 움직임을 포함한다. 결과적으로, 순수 셔플은 보통 단위 셀의 형상을 변화시키지 않는다. 단위의 대칭과 구조만 변화시킬 뿐이다.
위상 변환은 일반적으로 변환된 재료와 모재 사이에 인터페이스가 생성되는 결과를 초래한다. 이 새로운 인터페이스를 생성하는 데 필요한 에너지는 본질적으로 두 구조가 얼마나 잘 맞는지 그 성격에 따라 달라질 것이다. 새로운 위상이 주변 물질에 의해 구속될 경우 탄성 또는 소성 변형이 발생하여 변형 에너지 용어가 발생할 수 있으므로 변환에 형상 변화가 포함되면 추가 에너지 용어가 발생한다. 이러한 계면 에너지 및 변형 에너지 용어의 비율은 변환의 운동학 및 새로운 단계의 형태학에 현저한 영향을 미친다. 따라서 왜곡이 작은 혼합 변환은 계면 에너지에 의해 지배되며 변형 에너지가 더 큰 영향을 미치는 격자 변형 변환으로부터 유용하게 분리될 수 있다.
격자-이변성 변위 부분류는 왜곡의 희석성 및 전단성분을 고려하여 수행할 수 있다. 전단 구성 요소가 지배하는 변환에서는 팽창이 지배적일 때 모든 선이 왜곡되는 동안 모상으로부터 왜곡되지 않은 선을 새로운 단계에서 찾을 수 있다. 전단 지배 변환은 격자 내 원자의 선천적 진동과 비교하여 관련된 변형 에너지의 크기와 변형 에너지가 변환의 운동학 및 결과 단계의 형태학에 현저한 영향을 미치는지에 따라 더욱 분류할 수 있다. 변형 에너지가 중요한 요소인 경우 변환을 마텐시틱(Martensatic)이라고 하고 변환이 아닌 경우에는 준마텐시틱(si-martensatic)이라고 한다.
철-탄소 마텐시틱 변환
오스테나이트와 마텐사이트의 차이는 어떤 면에서는 상당히 작다: 평균적으로 오스테나이트의 단위 세포가 완벽한 입방체인 반면, 마텐사이트로의 변환은 불연변 변환 중에 확산할 시간이 없는 중간 탄소 원자에 의해 이 입방체를 왜곡한다. 단위 세포는 한 차원에서는 약간 길어지고 다른 두 차원에서는 길이가 짧아진다. 대칭(외부 연결 참조)을 이유로 두 구조물에 대한 수학적 설명은 상당히 다르지만 화학적 결합은 매우 유사하다. 세라믹 소재를 연상시키는 본딩이 있는 시멘트이트와 달리 마텐사이트의 경도는 화학적 용어로 설명하기 어렵다.
그 설명은 수정의 미묘한 차원 변화에 달려 있다. 미세한 결정체조차도 수백만 개의 단위 세포가 된다. 이 모든 단위가 같은 방향을 향하기 때문에 1%의 일부라도 왜곡되면 이웃 재료 간의 큰 불일치로 확대된다. 이 불일치는 작업 강화를 연상시키는 과정에서 무수한 수정 결함의 생성에 의해 정리된다. 작업강화강재에서와 마찬가지로 이러한 결함은 원자가 조직화된 방식으로 서로 미끄러져 지나가게 하여 재료가 단단해지는 것을 방지한다.
형상기억합금 또한 놀라운 기계적 특성을 가지고 있는데, 이는 결국 마텐사이트에 비유하여 설명되었다. 철-탄소 체계와 달리 니켈-타이타늄 계통의 합금은 '마텐시틱' 단계를 열역학적으로 안정되게 만드는 것을 선택할 수 있다.
유사문헌변형
불연속 변환과 확산 변환 외에도 고압 X선 회절 시스템을 사용하여 불연속 하위 접합 전환과 원자 확산이 수반되는 새로운 형태의 위상 변환이 발견되었다.[2] 새로운 변환 메커니즘은 유사문헌적 변환이라고 명명되었다.[3]
참조
메모들
- ^ D.A. Porter와 K.E. Easterling, 금속과 합금의 위상 변환, Chapman & Hall, 1992, 페이지 172 ISBN0-412-45030-5
- ^ Chen, Jiuhua; Weidner, Donald J.; Parise, John B.; Vaughan, Michael T.; Raterron, Paul (2001-04-30). "Observation of Cation Reordering during the Olivine-Spinel Transition in Fayalite by In Situ Synchrotron X-Ray Diffraction at High Pressure and Temperature". Physical Review Letters. American Physical Society (APS). 86 (18): 4072–4075. Bibcode:2001PhRvL..86.4072C. doi:10.1103/physrevlett.86.4072. ISSN 0031-9007. PMID 11328098.
- ^ 크리스틴 뢰트윌러 뉴 페이즈 전환 사이언티픽 아메리칸, 2001년 5월 2일.
참고 문헌 목록
- 크리스천, J.W. 금속과 합금의 변형 이론, 페르가몬 프레스 (1975)
- A.G. 하차투리안, 고형물 구조변환 이론, 도버 출판사, 뉴욕 (1983)
- 그린, D.J.; 한닝크, R.; 스웨인, M.V. (1989년) 세라믹스의 혁신 강화. 보카 라톤: CRC 프레스. ISBN 0-8493-6594-5.
