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용접야금 현상의 모델링과 시각화

전문가 제언: ○ 용접부는 용접중에 금속이 녹았다가 응고된 용접금속과 모재의 열전달, 상변태 특성간의 특수한 반응 결과에 의해 형성되며 주의를 기울여서 만든 철강 재료에 도입된 이질부이다. 이것을 관리하기 위해서는 용접야금학(welding metallurgy)에 대한 깊은 이해가 필요하다.

○ 철강재료 용접금속의 응고와 변태과정을 성공적으로 모델링하려면 변태가 완료된 용접금속의 미세조직을 복합적으로 구성하는 입계 페라이트, 위드만스테텐 페라이트, 침상 페라이트 등의 생성과정을 파악하는 것이 중요하며, 특히 철강재료 용접부의 기계적 성질에 매우 유리한 침상 페라이트의 응고거동을 면밀히 분석해야 한다.

○ 전산 열동력학 모델(computational thermodynamics model)을 사용하면 다성분계 용접부의 1차 응고조직, 용질원소의 분배에 의한 응고조직, 실온으로 냉각된 용접부 응고조직의 안전도를 예측할 수 있으며, 확산 조절 성장에 기초한 운동 모델(kinetics model)을 전산 열동력학 모델과 연관시켜 사용하면 시간에 따른 미세조직의 거동에 관한 유익한 정보를 얻을 수 있다.

○ 전산 열동력학 모델과 확산 조절 성장 모델에 결정학적 기하학적 모델과 셀자동화(cellular automata) 모델을 조합하여 용접부 응고 과정을 모델링하면 용접금속의 화학조성과 용접조건으로부터 용접미세조직을 상세하게 얻을 수 있다.

○ 고속/고해상 사진기술과 상대론적으로 큰 에너지를 갖는 하전입자가 가속될 때 방출하는 빛인 싱크로트론 방사를 갖는 x-선 회전 장비인 TRXRD (time-resolved x-ray diffraction)를 사용하여 용접부의 응고거동과 미세조직을 실제 냉각과정에서 실시간(in-situ)으로 제어하면 용접부 응고 과정의 모델링을 평가하고 용접거동을 정확하게 해석할 수 있게 된다.

저자: Nishimoto Kazutoshi
자료유형: 학술정보