슬립변형과 쌍정변형의 개요

쌍정 변형의 정의와 특징들을 알아보겠습니다.

쌍정 변형은 금속의 소성변형에 대한 가장 중요한 기구는 슬립이며 슬립은 전위의 이동에 의해서 일어나고 슬립 다음으로 중요한 번 형기 구는 바로 쌍정 형성입니다. 결정의 쌍정 형성 부분은 모 결정의 영상이며 인장시험 중 쌍정이 생기면 응력과 번 형곡선에 톱니 모양이 생깁니다. 슬립계가 제약을 받을 때나 슬립의 임계 분해 전단응력이 증가하여 쌍정 변형이 필요한 응력이 슬립에 필요한 응력보다 작을 때 상정이 생기는 것이 보통이며 저온일 때나 체심 입방 격자와 면심 입방 격자 금속을 높은 변형 속도에서 번형 되는 때나 육방 입방 격자 금속의 저변에 슬립 하기 좋은 방향으로 향하여 있지 않을 때에 쌍정이 발생합니다. 결정에 쌍정을 발생시키는 데에 필요한 격자변형은 작기 때문에 쌍정의 형성으로 생길 수 있는 총변 형량은 매우 작습니다.

 

기계적 쌍정 및 풀림 쌍정은 기계적 변형에 의해 생기며, 충격부하와 낮은 온도에서 체심 입방정 또는 조밀 육방 정의 금속에서 생깁니다. 면심 입방 정의 금속에서는 기계적 쌍정이 생기지 않는 것으로 보통 여기지만 금과 은의 합금은 저온에서 변형시키면 쉽게 기계적 쌍정이 생기고 충격부하를 받으면 기계적 쌍정이 생깁니다. 풀림 쌍정은 소성변형 후에 풀림 할 때 생기는 쌍정을 말하며 기계적 쌍정보다 그폭이 더 넓고 양쪽 계면이 더 곧으며 에너지는 평균 입계 에너지의 5% 정도입니다.

 

쌍정 변형과 슬립 변형의 차이점

슬립에서는 슬립면의 아래와 위의 결정의 방향이 번형 후에도 번형전과 같지만 쌍정에서는 쌍정면 양쪽 결정의 방향이 서로 다르며 슬립은 원자 간격의 배수의 거리만큼 일어나는 것이 보통이며 쌍정 형성에서는 원자의 이동거리가 한 원자 거리보다 훨씬 작습니다. 슬립은 비교적 넓게 퍼진 면에서 일어나지만 결정의 쌍정 된 영역에서는 모든 원자면이 변형에 참여하며 쌍정은 1초에 마이크로 단위를 생성할 수 있지만 슬립의 경우에는 슬립의 띠가 생기기 전에 수 밀리미터의 지체시간이 있습니다. 또한 쌍정은 결정구조에 따라 어떤 정하여진 결정면에서 어떤 결정 방향으로 생기며 슬립계가 많은 금속에서는 쌍정 형성이 지배적 변형 기구는 아니며 소성변형에서 쌍정의 중요한 역할은 쌍정 형성으로 인한 발향 변화 때문에 새로운 슬립계가 작용할 수 있게 되어 슬립이 더 일어날 수 있습니다. 킹크변형은 슬립면이 한 가지 격자면으로 되어있는 결정의 슬립면이 인장 축에 거의 수직일 때나 압축과 평행일 때, 슬립이 매우 좁은 띠에 국한되어있으며, 이렇게 되면 결정이 찌그러지는데 이것을 킹크변형이라고합니다. 킹크변형은 평행한 슬립 면상에서 전위 쌍의 생성과 분리에 의해 생기며 킹크형성의 결과는 하나의 띠가 생기는데 이때의 내부에서는 격자가 외부에 대하여 회전합니다.

 

 

어떤 임계 크기 이상에서는 킹크의 띠가 저절로 전파할 수 있으며, 킹크의 띠는 면심 입방정, 체심 입방정, 조밀 육방 정, 이온 결정에서 형성이 됩니다. 슬립은 결정의 일정한 면에서 일정 방향으로 일어나며 보통 결정의 원자 밀도가 가장 큰 면과 방향으로 일어납니다. 슬립이 일어나는 면과 방향을 합하여 슬립계라고 하며 면심 입방 정의 결정 슬립면은 [111] 면이고 슬립 방향은 [110] 방향입니다. 슬립면과 슬립 방향은 평행해야 하며 입방정의 경우 슬립면에 수직인 방향과 슬립 방향은 수직이어야 합니다. 면심 입방 정의 경우에는 12개의 슬립계가 있고 페라이트의 경우 모두 48개의 슬립계가 존재합니다. 슬립이 일어나면 결정의 표면에 계단이 생기고 계단은 선으로 보이는 것을 말합니다. 면심 입방정과 조밀 육방 정에서는 슬립선이 직선이 경우가 보통이며 페라이트의 경우에는 슬립선이 구불구불한 경우가 많습니다. 면과 면 사이의 각이 작으므로 결정이 소성 변형될 때 어느 한 면만 슬립이 되기는 어렵게 되고 작은 각을 이루는 면들이 동시에 슬립으로 작용할 가능성이 커집니다. 또한 결정에 외력을 가하면 슬립면에서 슬립 방향으로 전단응력이 생기며 이 전단응력이 어느 한계값에 이르게 되면 슬립이 일어납니다. 전단응력이 어떤 임계 값, 즉 임계 분해 전단응력에 도달하면 슬립이 일어나며 조밀 육방 정 금속은 슬립계의 수기 적기 때문에 슬립면과 인장 축 사이의 방향의 차이를 크게 할 수 있기 때문에 schmid 법칙을 실험으로 증명하기가 가장 쉽습니다.