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TiAl합금 실용화 실정과 전망

전문가 제언: ○ 금속간화합물은 구성원소 간의 강한 결합력 및 그 복잡한 결정구조 때문에 일반적으로 소성변형이 어려운 취성재료로 인식되고 있다. 그러나 이러한 구성원소 간의 강한 결합력은 금속간화합물의 우수한 기계적 성질, 즉 우수한 강도 및 크리프 저항성 등의 원인이 된다.

○ 금속간화합물은 금속과 세라믹스의 중간적인 성질을 지니고 있는데, 그 장점만을 보면 일반 범용 금속에 비해서는 내열성, 내식성이 우수하고, 세라믹스 재료에 비해서는 가공성, 인성이 우수한 소재가 바로 금속간화합물이라 하겠다.

○ 금속간화합물 중 알루미나이드계 금속간화합물은 Al을 다량 함유하고 있어 비중이 낮고, 뛰어난 내산화성을 갖게 하는 요인으로도 작용한다. 따라서 알루미나이드계 금속간화합물은 많은 연구자들로부터 고온구조용 재료로서의 사용가능성을 평가받아 왔으며 또한 실용화를 위한 연구가 지속적으로 이어져 왔다.

○ 항공 산업 기술의 급속한 발전과 함께 에너지 및 환경문제 등이 크게 대두됨에 따라서 종래에 사용되어 왔던 항공기 동체 및 엔진 재료들을 대체할 수 있는 보다 우수한 경량 고강도 내열재료의 개발에 대한 요구가 증대되고 있다.

○ 알루미나이드계 금속간화합물에는 Ni기, Fe기, Ti기의 세 종류가 있는데, 그 중 가장 주목을 받고 있는 것이 바로 Ti기 알루미나이드(titanium aluminide)이다. 티타늄 알루미나이드는 다시 Ti3Al, TiAl 및 Al3Ti 세 종류의 금속간화합물로 분류할 수 있다.

○ 이 중에서도 TiAl 금속간화합물은 비중이 작고 비강도가 높으며, 고온까지 강성률이 크게 저하되지 않고 고온에서 우수한 내산화성 및 크리프 저항성을 보유하여 기존의 Ti 합금 및 Ni기 초내열합금(superalloys)을 대체할 수 있는 가장 유망한 재료로서 평가되고 있다.

○ Nishikiori가 보고한 TiAl합금에 관한 연구는 각국에서 경쟁적으로 하고 있으며, 국내에서도 다수의 연구기관과 대학에서 추진하고 있다.

저자: Nishikiori Sadao
자료유형: 학술정보