| 학회 | 한국재료학회 |
| 학술대회 | 2017년 봄 (05/17 ~ 05/19, 목포 현대호텔) |
| 권호 | 23권 1호 |
| 발표분야 | D. 구조 재료 분과 |
| 제목 | Y-Ti-O 다원계 산화물을 선택적으로 형성한 Ni계 ODS 합금의 고온 기계적 특성 연구 |
| 초록 | Ni계 초내열 합금은 우수한 고온 강도와 높은 내부식성 및 내산화성으로 항공기용 제트 엔진 및 산업용 가스 터빈의 부품 소재로 사용된다. 이러한 Ni계 초내열 합금은 열처리 시 기지상 내부에 석출되는 γ’상에 의한 석출 강화 효과로 인해 우수한 고온 강도를 가진다. 하지만 Ni계 초내열 합금의 경우, 800℃ 이상의 온도에서 강화의 주요인인 γ’상이 조대화 및 용해로 인하여 기계적 특성이 급격히 감소하는 단점이 존재한다. 따라서 이러한 단점을 개선하기 위해 석출 강화뿐만 아니라 고온에서 안정한 산화물을 분산시켜 분산 강화 효과를 더하는 산화물 분산 강화 합금이 연구되고 있다. 일반적으로 산화물 분산 강화 합금은 산화물이 미세하게 분산될수록 산화물 밀도에 따른 피닝 효과로 인해 향상된 기계적 특성을 나타내기 때문에 미세한 산화물을 균일 분산시키려는 연구가 지속적으로 진행되고 있다. 이러한 연구의 일환으로 Ni계 산화물 분산 강화 합금의 산화물 미세화에 효과적이라고 알려진 Ti, Hf 등의 합금 원소의 첨가 및 첨가량을 제어하여 열처리 과정에서 형성되는 다원계 복합 산화물을 미세하고 균일하게 분산시키려는 산화물 미세화 연구가 시도되고 있다. 본 연구에서는 산화물이 분산된 Ni계 초내열 합금에서 상대적으로 크기가 크다고 알려진 Y-Al-O계 복합 산화물 형성을 억제하고, 미세 산화물인 Y-Ti-O계 복합 산화물을 우선 형성시키고자 하였다. 이를 위해 조대 산화물 형성 원인인 Al을 제외한 뒤, 기계적 합금화 및 열처리 공정을 진행하였고 이후 Al을 첨가하여 전체적인 조성을 조절하였다. 또한 Ti는 Ni와 반응하여 γ’상을 형성하기 때문에 Y2O3와 충분한 반응을 위해 Ti 첨가량에 따른 복합 산화물 형성 거동을 분석하였다. Al의 첨가 순서와 Ti 첨가량에 따른 복합 산화물의 형성 거동을 XRD를 통해 분석하였고 이후 TEM 및 EDS를 통해 미세구조 분석을 진행하였다. 다원계 산화물의 크기는 TEM 이미지를 기반으로 Image analysis를 통해 분석하였다. 다원계 산화물의 크기에 따른 기계적 특성을 상온 및 고온 경도를 통하여 분석하였다. 감사의 글: 본 연구는 산업통상자원부의 재원으로 핵심방산소재기술개발사업(과제번호: 10048158, 과제명: 980℃적용 핵심방산 소재의 상용화를 위한 다성분계 나노 산화물 분산강화형초내열 합금 개발), 2015년도 한국에너지기술평가원(KETEP)(No. 20154030200900)의 지원을 받아 수행되었습니다. |
| 저자 | 김현우1, 박천웅1, 안치형1, 변종민1, 박종관2, 김영도1 |
| 소속 | 1한양대, 2대한소결금속(주) |
| 키워드 | Ni based superalloy; ODS alloy; Oxide particle refinement; TEM; Hot hardness |
