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철강재료의 초강가공에 의한 나노결정립 조직의 생성

전문가 제언: ○ 결정립 미세화는 금속재료의 강도와 인성을 동시에 향상시킬 수 있는 유용한 수단으로서 압연, 단조, 인발, 압출과 같은 기존의 가공법으로도 결정립 미세화는 가능하나 이들 가공법에서는 단면이나 두께의 감소가 수반되어 가할 수 있는 변형량이 제한되므로 결정립 미세화에는 한계가 있다.

○ 형상변화 없이 큰 변형을 줄 수 있는 강가공법으로서 1990년대 초반에 ECAP(Equal Channel Angular Pressing)법이 연구되기 시작하였고, 최근에는 HPT법 외에도 ECAR(Equal Channel Angular Rolling)법, ARB(Accumulative Roll Bonding)법, RCS(Repetitive Corrugation and Straightening)법, SR(Shear Roling)법 등의 강가공법이 개발되고 있다.

○ 이들 가공법은 아직 연구단계에 있으나 철강재료를 위시하여 Al합금, Mg합금, Cu합금 등에서 100nm급 결정립이 실현되고 있으며 연속공정이기 때문에 나노벌크 소재의 대량생산에 활용이 기대되는 기술이다.

○ 본 보고에서 소개하고 있는 HPT법은 구속전단 가공법의 하나로 수 GPa의 높은 압력을 가한 상태에서 플런저(plunger)를 회전시켜 플런저와 재료의 마찰력으로 재료에 전단변형을 가하는 가공법으로 회전수의 증가로 큰 변형량을 얻을 수 있다.

○ HPT법의 장점은 재료에 가해지는 변형량, 가압력, 변형속도 등을 쉽게 조절할 수 있는 장점이 있으나 높은 가압력으로 인하여 재료의 크기에 제약이 있으며 재료의 내부에 축적되는 변형량의 불균일성(strain gradient)때문에 나노조직의 균질성이 떨어지는 것이 결점이다.

○ 철강재료는 강소성 가공 중에 동적회복(dynamic recovery)과 재결정이 시작되는 온도가 Al합금이나 Mg합금과 같은 경합금에 비하여 높기 때문에 나노 결정화가 용이하므로 강가공의 응용에 의한 고강도화가 기대되나 생산성을 고려한 설비의 대형화와 효율화가 실용화의 열쇠가 될 것이다.

저자: Minoru Umemoto
자료유형: 학술정보