[기계금속]금속 심화이론 - 금속의 결정구조

[1] 금소의 결정(Crystal)

물질을 구성하고 있는 원자가 입체적으로 규칙적인 배열을 이루고 있을 때를 결정이라 하며, 결정은 응고 중에 형성되는 는데, 금속은 일반적으로 많은 크고 작은 결정이 모여 무질서한 집합체를 이룬다.

(1)결정입계(Crystal grain boundary) : 결정 입자의 경계를 말한다.

※ 결정립과 결정립 사이를 결정립 경계라 하며 불순물이 이곳에 모인다.

(2) 금속은 면심입방격자(FCC), 체심 입방 격자(BCC), 조밀 육방 격자(HCP) 등의 비교적 간단한 세 가지 격자 중에 어느 한 가지로 이루어져 있다.

(3) 결정 격자 : 규칙적으로 배열된 다결정 중의 한 개의 결정을 말한다.

 

[2] 공간 격자(Space lattice)와 단위정(unit cell)

결정립은 원자가 규칙적으로 배열되어 형성된 공간 격자에 의해서 이루어지고 있으며 원자 배열은 금속의 종류, 온도 및 대칭성 등에 따라 다르고 성질에 많은 영향을 미친다.

(1)공간 격자(Space lattice, 결정격자)

결정 구조의 원자는 이온(ion), 분자 또는 분자 집단이며, 이들이 일정한 격식에 따라서 공간에 배열되어 있으며 이들 점의 계열을 공간 격자라 한다.

①공간 격자는 최소 단위인 단위정(unit cell)로 구성되어 있다.

② 단위정(unit cell) : 공간 격자를 구성하는 단위 부분이다.

※ 결정 격자 중 금속 특유의 형태를 결정 짓는 원자 모임으로 기본 격자 형태이다.

③ 격자상수(lattice constant) : 단위정 한 모서리의 길이를 말한다.

 가) 격자 상수의 크기 : 보통 3 ~ 6㎛

 나) 단위정 3축 방향 길이 a, b, c를 격자 상수라 하고 이 때 축간의 각인  a(알파), b(베타), r(감마),를 축각(axial angle)이라 한다.

 다) 순금속의 결정 구조는 대부분이 입방정이다.(비금속에 가까운 Ir, Sn, Te, Ti, Bi 등은 제외)

결정경계는 7결정계로 나누고 이것을 다시 14결정 격자형으로 세분되며 이것을 bravais 격자라 한다.