구조재료[structural materials]

구조재료[structural materials]

 

강도 등의 역학적 성질을 주로 필요로 하는 구조물의 구성재료. 금속재료와 비금속재료로 크게 분류되고, 비금속재료는 다시 무기재료와 유기고분자재료로 분류된다. 이들 종류가 다른 재료끼리를 조합한 구조재료도 존재한다.

 

금속재료로서는 철강재료, 알루미늄 및 알루미늄합금, 구리 및 구리합금, 티탄 및 티탄합금 등이 있다. 무기재료에는 유리, 세라믹스, 콘크리트가, 유기고분자재료에는 플라스틱, 목재, 고무가 있다.

 

금속재료는 제조, 가공이 비교적 쉽고 탄성계수, 강도가 일반적으로 크며 연성, 인성에 가장 우수하고 신뢰성에 풍부하다.

 

또 열전도도, 전기전도가 크다. 무기재료는 탄성계수, 강도가 높으나 연성, 인성에 열악하다. 녹는점은 금속재료보다 일반적으로 높고 내열성, 내식성에 우수한 것이 많다. 전기전도도는 탄소와 반도체를 제외하고 작다. 전기전도도는 일반적으로 작으나 다이아몬드, SiC, BN 등은 큰 전기전도도를 갖는다.

 

유기고분자재료는 금속재료나 무기재료에 비해 강도가 약 1자리, 탄성계수가 1～2자리 작다. 연화온도는 분자량이 큰 것일수록 높지만 350℃를 넘기 어렵다. 반면 성형성에 풍부한 이점을 갖는다. 비중은 1～1.5로 작고 전기전도도, 열전도도도 일반적으로 작다.

 

동 종류의 재료를 복합한 것에 탄소강이나 합금강에 스테인리스강, 초합금, 티탄, 구리를 라이닝한 클래드강(클래드판)이 있다.

 

종류가 다른 재료를 복합시킨 것의 예로서 내식성을 올리기 위해 금속표면에 세라믹스를 피복한 것, GFRP (Glass Fiber Reinforced Plastics)와 같이 유리나 탄소섬유 및 플라스틱을 복합한 것, 제진재료와 같이 금속판과 고분자판을 라이닝한 것 등이 있다.