나노재료 나노합금
페이지 정보
- 용어
- 나노합금
- 요약
- 두 종류 이상의 원소가 이루는 금속으로 정의되는 합금의 결정 크기가 100 nm 이하가 될 때를 말한다. 합금을 통하여 얻을 수 있는 여러 가지 특성 즉, 기계적, 화학적, 전기적, 자기적 특성 등이 기존의 micron 크기의 결정을 갖는 합금에 비하여 현저한 변화나 향상을 보이는 것으로 많은 연구결과를 통하여 보고되고 있다.
- 참고문헌
- - X. Y. Qin, J. S. Lee and C. S. Lee, J. Mater. Res., 17(5) 991 (2002)
- Handbook of Nanostructured Materials and Nanotechnology Vol. 1, Synthesis and Processing, Academic Press, UK, ISBN: 0-12-513761-3 - 분류
- 나노재료 > 기타
본문
합금은 어떤 금속원소에 일정한 특성을 부여하기 위하여 다른 원소를 첨가한 것을 말한다. 합금의 제조를 통하여 기계적, 전기적, 화학적(내식성, 내산화성), 자기적 특성 등을 부여하게 된다. 합금의 결정 크기가 나노 크기 이하로 감소하게 되면서 기존의 합금에 비하여 특성이 급격하게 변화하거나 현저하게 향상된 결과가 여러 연구를 통하여 보고되고 있다. 예를 들어 -Ni-Fe(Fe:19~21 wt%) 나노합금의 경우, 같은 조성을 갖는 기존의 합금에 비하여 기계적 특성으로서의 항복강도가 13배 증가하였고, Hall-Petch 관계를 만족하는 결과를 나타내었다.
나노합금을 제조하는 공정은 크게 물리적 방법(physical methods)과 화학적 방법(chemical methods)으로 구분할 수 있다. 물리적 방법에는 전자빔을 금속 target에 조사하여 이 때 나오는 원자 또는 클러스터(cluster)를 기판에 증착시킴으로써 주로 박막 제작에 이용되는 sputtering 방법이 있다. 또한 기계적인 변형(mechanical deformation)을 재료에 가하여 나노분말을 제조하는 경우가 있다. 여기에는 high-energy ball milling과 같이 media를 이용하는 경우와 high-energy shear process와 같이 shear bands내에서 나노 결정을 생성시키는 공정이 대표적이다.
화학적 방법의 장점은 균일한 입도분포를 갖는 나노합금입자를 불순물에 의한 오염 없이 제조할 수 있는 것이다. 대표적으로 sol-gel, (co)precipitation법 등과 같이 액상 내에서 입자를 제조할 수 있는 공정과 CVD(chemical vapor deposition) 등과 같이 기상으로부터 균일한 입자를 형성하여 박막에 증착시키는 공정들이 있으며 미세구조와 특성을 향상시키기 위한 여러 공정들이 개발 중에 있다.