딜라토메트리 (Dilatometry)
한 줄 정의: 온도 변화에 따라 재료의 길이나 부피가 어떻게 달라지는지를 정밀하게 측정하는 열분석 기법입니다.
쉽게 풀면
거의 모든 재료는 온도가 오르내리면 미세하게 늘어나거나 줄어듭니다. 딜라토메트리는 이 길이 변화를 아주 정밀하게 측정해 온도에 따른 팽창 정도를 그래프로 나타내는 방법입니다. 특히 금속이나 세라믹이 특정 온도에서 결정 구조가 바뀌는 상변태를 겪을 때는 길이 변화가 갑자기 꺾이는 지점이 나타나는데, 이를 이용해 상변태가 일어나는 온도를 정확히 찾아낼 수 있습니다.
왜 중요한가
철강 열처리 공정에서는 냉각 속도에 따라 조직이 크게 달라지는데, 딜라토메트리는 이러한 상변태 온도와 속도를 실시간으로 측정할 수 있어 열처리 공정 설계에 핵심적인 데이터를 제공합니다. 또한 서로 다른 재료를 접합할 때 열팽창계수 차이를 미리 파악하는 데에도 널리 활용됩니다.
논문에서는 이렇게 쓰입니다
"Dilatometry curves showed a clear inflection point corresponding to the start of martensitic transformation."
딜라토메트리 곡선에서 나타난 변곡점을 마르텐사이트 변태 시작점으로 해석한 열처리 연구 예문입니다.
"The coefficient of thermal expansion was determined from dilatometry measurements over the temperature range of 25-800°C."
딜라토메트리 측정 결과로부터 특정 온도 구간의 열팽창계수를 산출한 사례입니다.
조금 더 깊게 보면
딜라토메트리 장비는 시료를 밀어 접촉하는 접촉식(푸시로드형)과 레이저 등을 이용한 비접촉식으로 나뉘며, 가열과 냉각 과정을 모두 기록해 온도 이력에 따른 팽창-수축 거동을 함께 분석합니다. 상변태가 일어나는 구간에서는 길이 변화 곡선의 기울기가 급격히 바뀌므로, 이 지점을 접선법 등으로 분석해 변태 개시·종료 온도를 산출합니다.
주의할 점
측정된 팽창 거동은 승온·냉각 속도에 따라 달라질 수 있으므로, 실제 공정 조건과 유사한 속도로 측정하는 것이 중요합니다. 시료의 형상과 접촉 방식에 따라서도 오차가 발생할 수 있습니다.