재 료 과 학 IIMAE202

Professor : 신동욱 dwshin@hanyang.ac.kr

Textbook “Fundamentals of Materials Science and Engineering, An Integrated Approach” (3rd ed.) (2008)

by W. D. Callister, Jr. & D. G. Rethwisch John Wiley & Sons, ISBN 0-471-47014-7

Reference 금속 재료 용어집∙ , 대한 금속 재료학회 용어 위원회∙

수업시간 월요일 10:30 - 12:00 H05-502 목요일 16:00 - 17:30 H05-502 Office Hour ( 신소재 공학관 530 호 ) 목요일 14:30 – 16:00

수업 자료 : 연구실 홈페이지 http://www.nanoglass.or.kr 좌상단 메뉴 Service - 재학생용게시판

평가방법 중간 30%, 기말 50%, 출석 10%, 과제 10% 상대평가 : A25%, B35%, C 이하 40%

과제물 - 제출 기한 부과한 날로부터 다음 주 첫 수업 시작 전까지로 한다 .  다음 주 첫 수업이 휴강일 경우 그 다음 첫 수업 시간 전까지 제출할 수 있다 . - 작성 방법 형식에는 구애 받지 않으나 본인이 스스로 작업했다는 것을 나타낼 것

출석 결석 6 번 이상이면 F, 지각 또는 조퇴는 결석의 ½ 수업 시작 10 분 후에 온 경우는 결석으로 처리 공무에 의한 결석은 출석으로 인정

기말 시험 시험 범위 - 한 학기 전체

Material Science ??

Materials → In Use (Application)

Properties ( 특성 , 성질 ) mechanical properties electrical properties thermal properties magnetic properties optical properties chemical properties

Stimulus → Response

Example 1 : Electrical properties ( 전기적 특성 )electrical field ( 전기장 ) → electrical conduction

electrical conductivity ( 전기전도도 )

Properties : 외부의 작용 ( 자극 ) 에 대한 재료의 반응

Example 2 : Optical properties ( 광학 특성 )

Light → transmission ( 투과 )

미세구조의 차이

Fig. 1.2

transmittance ( 투과율 )index of refraction (굴절률 )

Properties depend on structure ex : hardness vs. structure of

steel Processing can change structure ex: structure vs. cooling rate of

steel

Structure, Processing, & Properties

Cooling Rate (C/s)

100

200

300

400

500

600

0.01 0.1 1 10 100 1000

(a)

30m

(b)

30m

(d)

30m(c)

4m

Hard

ness

(B

HN

)

metals 금속ceramics 세라믹스 , 요업재료 , 무기재료polymers 고분자composites 복합재료semiconductors 반도체biomaterials 생체재료

Review on MS I

1. Introduction

2. Atomic Structure and Interatomic Bonding- 원자 구조- Ionic bonding- Covalent bonding- Metallic bonding- Van der Waals bonding

Na (metal) unstable

Cl (nonmetal) unstable

electron

+ - Coulombic Attraction

Na (cation) stable

Cl (anion) stable

Review on MS I

14

Type

Ionic

Covalent

Metallic

Secondary

Bond Energy

Large!

Variable

large-Diamondsmall-Bismuth

Variablelarge-Tungstensmall-Mercury

smallest

Comments

Nondirectional (ceramics)

Directional(semiconductors, ceramics

polymer chains)

Nondirectional (metals)

Directionalinter-chain (polymer)

inter-molecular

BONDINGReview on MS I

3. The Structure of Crystalline Solids- Crystal Structures

Metals, Ceramics - Notation

Crystallographic directionsCrystallographic planes

- Noncrystalline

4. Polymer Structures- Structure - thermoplastic polymers- thermosetting polymers

Review on MS I

5. Imperfections in Solids- Point defects (metal and ceramics)- Dislocations- Grain boundary- Twin- Stacking Faults- Microscopy

Review on MS I

6. Diffusion- Diffusion mechanism- Fick's 1st & 2nd law- Diffusion coefficient

)(x

CD

xt

C

J x D

dCdx

Diffusion coefficient [m2/s]

concentration gradient [kg/m4]

flux in x-dir. [kg/m2-s]

D = Do exp (-Qd/RT)

Review on MS I

7. Mechanical Properties - Stress & Strain- Tension test- Stress-Strain behavior- Elastic behavior- Plastic deformation- Mechanical behavior of Ceramics- Hardness

Review on MS I

8. Dislocations and Strengthening Mechanisms- Slip- Plastic deformation- Strengthening mechanisms in Metals- Recovery, recrystallization, and grain growth- Deformation in Ceramics

+ + + +

+ + +

+ + + +

- - -

- - - -

- - -

Review on MS I

9. Failure- Ductile and brittle fracture- Fracture toughness- Brittle fracture of Ceramics- Fracture test- Fatigue- Creep aYK I

Review on MS I

10. Phase Diagrams- Phases- Solubility- Isomorphous systems- Lever rule- Eutectic, eutectoid, and peritectic reactions- Gibbs phase rule- Fe-C diagram

100% Fe 100% Fe3C

Review on MS I

Isomorphous Alloys

얻을 수 있는 정보 (1) 어떤 상이 존재하는가 ?(2) 특정 상의 조성(3) 상사이의 분율

Equilibrium phase diagram

Canyon Bridge, Los Alamos, NM

http://ask.nate.com/popup/print_...D6454906

고강도 재료 요구

재료의 강도를 높이는 방법- Grain size 감소► 재결정

+

+

Hotrolling

Wroughtproduct withlarge grains

Ingotwith nonuniform

grains

Deformedelongated

grains

New grains

forming

New grains

growing

Recrystallizationcomplete

Wroughtproduct with

small, uniformgrains