세라믹의 곡강도(Flexural strength)측정
시편종류 : SiC(추측)
사용기종 : 시마즈 AG-500E
지지구 모멘트의 암의 길이 : 30㎜

측정횟수
높이(㎜)
폭(㎜)
최대하중(㎏)
F(파괴응력)
(꺾임강도)
의 표준편차
1
3
4
53.13
520.674
650.8
5.66
2
3
4
52.71
516.558
645.7
3
3
4
52.49
514.402
643.0
4
3
4
52.02
509.796
673.2
평균
653.175

※토의 사항 및 문제
1. 본 실험에서 발생하는 오차의 원인들을 설명 하시오.
세라믹 시편을 소결하는 과정에서 내부 기공이 발생 하여 시험을 시작 하기 전에 이미 약간의 파괴가 일어 날 가능성, 시편을 제작하는 과정에서 불순물이 첨가되어 강도가 약해질 가능성, 시편 표면이 수분과 반응하여 크랙이 발생 했을 가능성, 잦은 실험으로 인한 만능 시험기 지지대의 열화, 이전의 실험 후 청소를 깨끗이 하지 않아 세라믹 잔해가 남아 있을 가능성, 만능 시험기의 지지대와 시편이 완벽한 수평이 되지 않아 압자가 시편을 누를 때 힘이 어느 한 부분으로 치우쳐 가운데 부분이 아닌 다른 쪽이 파단 되어 정확한 꺾임 강도가 나오지 않을 수 있고, 지지 베어링이 정확한 위치에 있지 않아 오차가 발생할 수 있다. 응력 집중을 줄이기 위해 모따기 작업 중 스크래치가 발생하거나 노치가 발생하였을 때 오차가 발생한다. 시험기의 로드셀이 극도로 민감 하기 때문에 실험도중 바람이 불거나 하는 외부 요인으로 인해 기기가 바람을 하중을 인식해 오차가 발생할 수 있다.

2. 세라믹스의 꺾임강도 시험방법의 국제 표준 규격을 조사하시오.
꺾임 강도 측정에는 3포인트, 4포인트 방법이 있다. 3포인트 시험은 시편을 두 개의 베어링 위에 올리고 1점에서 누르는 방식이 있고, 4포인트 실험은 두 개의 베어링 위에 2점에서 누르는 방식이 있다. 3포인트 방식은 한점에 힘을 집중하…(생략)

여 누르기 때문에 4포인트 실험보다 더 정확한 결과를 유도 해 낼 수 있다.

3 포인트 4포인트 시험의 베어링을 놓는 위치
시편 밑 부분의 베어링의 길이는 80mm
3포인트에서는 하중을 인가하는 베어링의 위치는
지점
4포인트에서 하중을 인가하는 베어링의 위치는
양 옆의 지점
각 베어링의 크기

베어링의 종류
베어링의 지름
3point 하중 인가 베어링
2.0~2.5mm
4point 하중 인가 베어링
4.5mm
지지대 베어링
9.0mm

시편의 사이즈

시편의 길이에 따라 폭과 높이가 바뀐다.

실험전의 크랙을 방지 하기위한 시편의 모따기를 할 때 모의 폭은 0.120.003mm 각도는 45°5°가 되어야한다.
글라인딩 작업시 표본의 긴 축과 평행 하도록 연마 하여야 하고 연마 순서는 굵은 크기의 연마제로 연마를 한뒤 미세한 연마제로 다시 연마 하고 그뒤 폴리싱 등의 미세 연마를 한다. (컷팅 휠 깊이) 0.03 mm를 초과 하여서는 안된다
논의 및 고찰
이번 세라믹의 곡강도 실험을 통하여 세라믹의 강도를 측정해보았는데 금속의 강도 시험과는 많은 차이가 있었다. 실험 결과 편차가 다른 조에 비해 매우 적었는데 실험 시편이 균일한 크기로 잘 만들어진 시편인 것 같다. 퀴즈 1번과 같은 오차의 요인이 있지만 이번 실험에서는 그 요인들이 발생하지 않았다 하는 추측을 해보았다. 실험 결과 값의 평균값 이 653.175이었는데 이에 해당하는 세라믹은 질화규소250~1000, 알루미나 275~700, 실리콘카바이드(SiC) 100~820 가 있는데 시편의 색깔이 검은 것으로 보아 실리콘 카바이드라는 추측을 해보았다. 이번 강도실험도 파괴인성 실험같이 직접 해볼 수 있어 상당히 흥미 있는 실험이었다. 파괴인성 실험과 이번 강도시험을 통해 세라믹이 금속과는 매우 다른 형태로 파괴 된다는 것을 책으로만 배울 때 보다 훨씬 깊이 와 닿았다. 앞으로의 실험도 이와 같이 직접 해봤으면 좋겠다.

출처
ASTM C116