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재료과학I

교과목의 목적:재료과학 기본 개념들의 소개와 이해

교과목의 주요 내용:• 재료의 구조• 구조와 물성간의 관계• 공정과 구조와의 관계

교과목의 학습목표:• 적절한 재료 활용 능력• 재료가 관련되는 설계 문제의 해결 능력

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교과목 담당교수: 김지순

강의시간: 화 2교시, 목 7-8교시

강의실: 18-101, 212 강의실

강의 중 학습활동:• 강의, 필기시험, (연습), 퀴즈• 튜터 수업: 필요시 추가• 1 minute paper 제출

연락처: jskim@ulsan.ac.kr052-259-2244 (010-9312-8868)

면담: 사전 e-mail 예약제로 운영

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주교재:• Materials Science and Engineering: An Introduction

W.D. Callister, Jr., 7th edition, John Wiley and Sons, Inc. (2007).

교재

부교재(참고교재):• 수업계획서 참조

(번역서: 재료과학과 공학, 박인규 외 공역, 시그마프레스,2007년 3월)

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주교재 Website: http://www.wiley.com/college/callister• Additional Chapters (Chapters 19-23)• Complete solutions to selected problems• Links to other web resources• Extended learning objectives• Self-assessment exercises

교내 강의도우미 사이트: ‘UWIN의 강의도우미’ 활용• 각종 공지사항• 강의자료• Q&A• 성적 게시

교과목 웹사이트

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성적 산정 방법

출석 20%: 총 강의일수의 ¼ 결석일 경우 fail

성실형과 대기만성형의 두 가지 산출 방식 중더 높은 성적으로 학기말 성적 부여

성실형: 출석 20%-1차시험 20%-2차시험 20%-3차시험 20%-리포트 20%

대기만성형: 출석 20%-1차시험 10%-2차시험 20%-3차시험 40%-리포트 10%

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공학(Engineering)이란?

Engineering is the profession in which a knowledge of the mathematical and natural sciences gained by study, experience, and practice is applied with judgment to develop ways to utilize, economically, the materials and forces of nature for the benefit of mankind. (Adopted by Accreditation Board for Engineering and Technology)

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Scientist Engineer Technologist and Technician Skilled Trades/Craftspersons

“The scientist seeks to know, the engineer aims to do.”

각각 어떻게 다른가?

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엔지니어(engineer)의 역할은?

① Research② Development③ Design④ Production and Testing⑤ Construction⑥ Operations ⑦ Sales⑧ Management⑨ Consulting⑩ Teaching

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1장 서론

• 재료과학은 무엇이고 왜 배워야 하는가?

• 재료와 함께 한 인류의 역사– 석기시대 (Stone Age)– 청동기시대 (Bronze Age)– 철기시대 (Iron Age)– 현대는?

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재료공학 원리의 4가지 구성요소

공정 (processing)

구조(structure)

성질 (properties)

성능 (performance)

(1)재료공학은 위의 4가지 구성요소간의 관계가

어떠한지를 배우고

(2) 그로부터 얻은 지식을 실생활에 활용하는 학문

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재료의 분류• 금속 (Metals):

– 고강도, 연성– 고열전도도, 전기전도도– 불투명, 반사

• 세라믹스 (Ceramics): – 취성, 탄성– 부도체 (절연체)

• 고분자 (Polymers/plastics): – 저강도, 연성, 저밀도– 열 및 전기의 절연체– 광학적으로 반투명 또는 투명

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재료의 분류• 복합재료 (Composites):

– Strong, ductile– high thermal & electrical conductivity– opaque, reflective.

• 신소재 (Advanced Materials) – 반도체 (Semiconductors)– 생체재료 (Biomaterials)– 스마트재료 (Smart Materials)– 나노재료 (Nanoengineered Materials)

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재료의 전기적 성질의 예• 구리의 전기비저항 (Electrical Resistivity of Copper)

Adapted from Fig. 18.8, Callister 7e.(Fig. 18.8 adapted from: J.O. Linde,Ann Physik 5, 219 (1932); andC.A. Wert and R.M. Thomson,Physics of Solids, 2nd edition,McGraw-Hill Company, New York,1970.)

T (°C)-200 -100 0

1

2

3

4

5

6

Res

istivi

ty, r

(10-

8O

hm

-m)

0

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재료의 열적 성질의 예• 구리의 열전도도 (Thermal Conductivity)

Adapted from Fig. 19.4, Callister 7e.(Fig. 19.4 is adapted from Metals Handbook: Properties and Selection: Nonferrous alloys and Pure Metals, Vol. 2, 9th ed., H. Baker, (Managing Editor), American Society for Metals, 1979, p. 315.)

Composition (wt% Zinc)

Ther

mal

Conduct

ivity

(W/m

-K)

400

300

200

100

00 10 20 30 40

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재료의 자기적 성질의 예

• 규소강의 투자율 (Magnetic Permeability) 변화

Adapted from C.R. Barrett, W.D. Nix, andA.S. Tetelman, The Principles ofEngineering Materials, Fig. 1-7(a), p. 9,1973. Electronically reproducedby permission of Pearson Education, Inc.,Upper Saddle River, New Jersey.

Magnetic Field

Mag

net

izat

ion

Fe+3%Si

Fe

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Adapted from Fig. 1.2,Callister 7e.(Specimen preparation,P.A. Lessing; photo by S. Tanner.)

단결정(single crystal)

Polycrystal(다결정):

low porosity

polycrystal:high porosity

재료의 광학적 성질의 예