| 초록 |
대부분의 금속은 피로 및 크리프 손상 등의 소성 변형에 따라서 전위가 도입되며, 전위의 집적부위에서 균열이 생성되기도 한다. 따라서 기계적 손상을 비파괴적으로 평가하는데 있어서도 소성 변형의 영향을 파악하는 것이 하나의 중요한 문제가 된다. 그러나 아직까지 소성 변형에 의해 형성된 전위구조에 따른 초음파 전파 특성에 미치는 영향에 대한 이해가 선행되어 있지 않기 때문에 소성 변형 과정을 모니터링 하는데 있어서 초음파 비파괴평가법을 적용하는데 어려움이 있다. 따라서 본 연구에서는 적층결함에너지의 차이가 크기 때문에 피로 손상에 의해 발달된 전위구조가 크게 다른 두 소재(Cu와 Cu-35Zn 합금)에 대해 피로 거동 및 초음파 특성파라미터(음속, 감쇠계수 등)의 변화를 비교함으로써 Cu와 Cu-35Zn 합금의 저주기 피로손상재에서 초음파 전파특성에 미치는 전위의 영향을 고찰하는데 초점을 맞추었다. 본 연구에서 사용한 Cu와 Cu-35 wt% Zn 합금은 상온 저주기 피로시험을 총 변형율 제어 방식으로 하였으며, 완전 인장-압축의 삼각파형을 사용하였다. 피로 손상에 따른 전위구조의 변화를 투과 전자현미경과 EBSD를 이용하여 관찰하였다. 저주기 피로시험 결과 Cu는 전위셀을 형성하였고 피로수명 소비율(N/Nf)이 증가함에 따라서 점차 전위셀의 크기가 작아졌다. Cu-35 wt% Zn 합금은 평행한 전위구조인 persistent Lüders band를 타내었고 피로수명 소비율이 증가함에 따라서 전위구조의 변화 없이 전위밀도만 증가하였다. 피로수명소비율 증가에 따른 초음파의 속도는 피로수명소비율이 증가함에 따라서 약 1 %의 감소를 나타내었고 감쇠계수는 약 20 %의 증가를 보였다. 특히, 비선형 파라미터의 경우 Cu-35Zn 합금은 60 %, Cu는 약 120 %의 변화를 나타내었다. 이상의 결과로부터 저주기피로에 대한 초음파특성 파라미터는 비선형파라미터의 변화가 가장 민감하며 피로에 의해 발달한 전위에 대해서 Cu-35Zn 합금보다도 Cu에서 더 큰 영향을 미치는 것으로 판단된다. |
