| 학회 | 한국재료학회 |
| 학술대회 | 2021년 가을 (11/24 ~ 11/26, 경주 라한호텔) |
| 권호 | 27권 2호 |
| 발표분야 | D. 구조 재료 분과 |
| 제목 | 중간열처리가 적용된 Mg+B/CP-Ti/Cu 선재 내 혼합된 Mg+B 분말 양상 및 CP-Ti의 미세조직 변화 |
| 초록 | MgB2 초전도 선재는 혼합된 마그네슘 (Mg) + 붕소 (B) 분말을 금속튜브 안에 채운 후 스웨징, 압연, 인발 등의 가공 기술을 통하여 수 km급의 장선재 형태로 제조된다. MgB2 초전도 선재에 사용되는 금속튜브의 선정기준은 수 km이상의 긴 선재로 가공되는 과정에서 혼합된 분말을 보호할 수 있는 기계적 강도와 연신 특성을 가져야 하며, 열처리 과정에서 Mg나 B과 반응이 발생하지 않아야 한다. 최근 확산 방지소재로 Mg와 반응이 없고, 우수한 기계적 특성을 지닌 순수 타이타늄(Commercial pure Ti: CP-Ti)을 적용한 연구가 진행되고 있다. CP-Ti을 확산방지소재로 적용하면 기존에 사용되었던 나이오븀(Nb)이나 순철(Fe)보다 건전한 분말/확산방지 계면이 얻어지며, 기존 열처리온도(650℃; Mg(l)+2B(s)⇒MgB2(s)) 보다 높은 온도에서도 확산방지층으로 B분말이 확산되지 않아 초전도 특성을 향상시킨다는 연구 결과가 보고되었다. 육방조밀구조(HCP)를 가진 CP-Ti의 상온에서 임계분해 전단응력 비율은 ‘τprismatic=3: τbasal=15: τcompressive twin=12: τtensile twin=12’으로 보고되었으며, 이는 prismatic slip 다음으로 압축 및 인장 쌍정들이 활성화된다는 것을 의미한다. 활성화된 쌍정들은 CP-Ti의 결정립 내에서 서로 교차되어 결정립크기를 미세화시키고, 이는 가공경화속도 및 강도를 증가시킨다. 가공경화된 금속은 일반적으로 강도 및 경도는 증가되지만 연성이 저하되는 문제점을 가진다. 상온변형과정에서 쌍정들의 활성화로 인해 높은 가공경화속도를 가진 CP-Ti가 수 km급의 MgB2 초전도선재의 확산방지소재로 사용되기 위해서는 반드시 중간열처리 공정를 적용해야만 한다. 이 때, 중간열처리 조건은 Mg 와 B이 반응하지 않고 CP-Ti의 경도를 낮춰야 한다. V. Stolyarov는 강소성변형 된 CP-Ti를 500℃에서 열처리하여 경도를 낮추고 연신을 증가시켰지만, Y.C. Liu는 500℃에서 열처리된 분말에서 고상-고상 반응 (Mg(s) + 2B(s) ⇒ MgB2(s))에 의해 미량의 MgB2가 형성된 것을 확인하였다. 혼합된 분말 내 높은 경도를 가진 미량의 MgB2는 인발과정에서 CP-Ti 확산방지층에 crack을 형성시켜 단선을 초래할 수 있다. 본 연구에서는 인발공정으로 제조된 지름 8.92mm인 Mg+B/CP-Ti/Cu 복합선재를 500℃이하의 중간열처리 조건을 적용하여 혼합된 Mg+B 분말 상태 및 CP-Ti의 미세조직 변화를 관찰하였다. 또, 중간열처리 후 인발된 CP-Ti의 미세조직과 변형특성과의 관계를 연구하였다. |
| 저자 | 박상용, 이종범, 정하국 |
| 소속 | 한국생산기술(연) |
| 키워드 | MgB<SUB>2</SUB> wire; Diffusion barrier; Microstructure and deformation behavior; intermediate annealing |
