일반기술

국부 파괴인성 측정기법

재료의 사용환경이 점점 가혹해짐에 따라 재료의 파괴인성값의 국부적인 변화를 평가할 수 있는 시험법의 개발을 필요로 하고 있다. 특히, in-service 상태에 있는 설비나 미세조직이 급변하는 용접부에서의 파괴인성값을 측정할 필요성과 맞물려 그 중요성이 점점 증가하는 상태이다. 국부 파괴인성을 측정하기 위한 방법으로는 CTOD 시험법, 연속압입 시험법, 소형펀치 시험법, cantilever beam bending 시험법 등이 있다. CTOD 시험법은 미세조직이 급변하는 용접 열영향부의 인성평가에 부위별 결함 도입이 용이해 ASTM 과 BS 규격에 의거, 널리 사용되어 왔다. 하지만, 이들 규격은 일반 균질재를 위해 정해진 규격이므로 용접부가 가진 독특한 역학적 성질들을 무시하고 있다는 단점이 있다. 이에 본 연구에서는 정확한 인성평가를 위한 용접에 의한 두께에 따른 잔류응력과, 용착 금속과 모재의 서로 다른 강도에 따른 강도적 불균질 개념을 적용한 CTOD 시험을 도입하고자 한다. 연속압입시험법은 시험방법이 간단하면서도, 하중-변위 곡선을 해석하여 재료의 여러 가지 기계적 성질을 평가할 수 있는 시험법으로, 국부영역에서의 물성을 비파괴적으로 측정할 수 있다. 따라서 용접부와 같이 기계적 성질이 급변하는 부분에서의 파괴인성을 평가하는데 적합하며, in-service 상태의 원자력 발전소나 화력 발전소 설비의 경년열화에 대한 신뢰성 평가가 가능하다. 소형펀치 시험법은 시험에 필요한 시편의 크기가 작아서 국부적인 파괴인성을 구하는 방법으로 널리 이용되고 있다. 소형펀치 시험을 통하여 재료의 하중-변위 곡선을 얻을 수 있고, 시험다이의 형상과 하중-변위 곡선으로부터 구한 소형펀치에너지와 유효변형율을 이용하여 연성-취성 천이 온도와 파괴인성값(JIc)을 얻을 수 있게 된다. 제조기술로서는 성숙단계에 접어든 반도체 공정 기술과 회로 기술을 이용하여 마이크로미터 크기의 dimension을 가지는 MEMS (Micro-Electro-Mechanical System)의 개발에서 중요시 되는 미세박막 구조물의 반복사용에 대한 내성의 평가기술의 하나로서 박막을 cantilever 모형으로 제작해서 그것의 피로특성, 파괴특성에 대한 정량화 요구가 되어지고 있다.