아르키메데스 법을 이용한 밀도 측정
▣ 실험목적
아르키메데스 법을 이용하여 소결된 ZnO의 밀도를 측정할 수 있고, 이론적 밀도와 비교․분석할 수 있다.
▣ 결과(무게계산)
- 공기중에서의 시편무게 : 2910mg
- 물속에서의 시편무게 : 2379mg
- 대기중의 온도 : 28℃
- 물의 온도 : 25℃
ZnO의 밀도 =
=
=5.458Mg/㎥
▣ 소결(Sintering)을 하는 이유
대부분의 세라믹재료들은 용융점이 상대적으로 높아서 주조방법으로 이들 부품을 제조하는 것은 비실용적이다. 또한 이들 재료는 취약하기 때문에 소성 가공 공정을 거쳐서 부품을 제조하는 것은 거의 불가능하다. 따라서 많은 세라믹재료들은 분말을 부품의 형태로 성형하고, 건조하고 소성하여 제조한다. 여기에서 분말로 원하는 형상을 성형하면 분말사이에는 기공이나 빈 공간이 존재하게 되는데 이들의 존재는 재료의 기계적 성질 및 탄성 성질에 악영향을 미친다. 이들의 존재를 최소화시키고 없애기 위해서 고온에서 열처리 또는 소성 처리를 하게 되는데 소성과정 중 부품이 수축하고, 기공이 감소하며, 기계적 특성이 향상된다. 이것은 분말중의 각 입자들이 가열에 의해서 원자간의 접착력으로 결합하고, 이에 따라서 분말전체의 강도가 증가하며 물질이동에 의해서 밀도의 증가와 재결정을 일으키는 소결과정이다. 소결은 분말체에 고온, 고압을 가해 하나의 덩어리로 만드는 것으로, 이 과정으로 시편내의 기공을 제거하여 좀더 정확하게 시편의 밀도를 측정할 수 있다.
결과적으로 소결전의 밀도보다 소결후의 밀도가 낮게 된다.
▣ 토의 및 고찰
이번실험은 아르키메데스 법을 이용하여 소결된 ZnO의 밀도를 측정하였다.
ZnO의 이론적 밀도는 5.68Mg/이었고, 실험에 의한 밀도는 5.46Mg/으로 계산되었다.
이론밀도와 실험밀도의 차이는 두가지로 볼 수 있다. 하나는 소결의 상태이고, 또다른 하나는 실험중 오차요인에 있다.
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2013.12.26
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