항공기 엔진용 내열합금의 개발현황

전문가 제언

○ 제트엔진이나 발전용 가스터빈의 고효율화에는 고온, 고압의 터빈에 사용되는 합금소재의 성능에 좌우되며 여기에는 Ni기 초내열합금이 주로 사용된다. 이 합금은 모상인 γ상(Ni고용체) 중에 60~70%의 γ‘상(Ni3Al규칙상)을 석출시킨 석출강화형 합금으로 여기에 W, Ta, Re 등에 의한 고용강화가 부가되어 매우 우수한 고온강도를 갖는다.

○ 항공기용 터빈 디스크의 제조방법에는 합금분말을 소결한 후 단조 하는 분말야금법(PM: Powder Metallurgy)과 용해하여 제조한 잉곳을 단조 하는 용해․단조법(C&W: Cast and Wrought)의 두 가지 방법이 있는데 PM법은 석출상인 γ‘의 체적률 증대와 균일한 조직을 얻을 수 있는 장점이 있어 세계적으로 많이 채용되고 있으며 일본에서는 C&W법의 개발에 치중되어 왔다.

○ 현재 실용되고 있는 합금 중 가장 높은 강도를 갖는 초합금은 제3세대 단결정 초내열합금으로 미국의 군사용 항공기 엔진에 사용되는 ReneN6합금과 민간항공기의 제트엔진에 사용되는 CMXS-10합금이 대표적인 예로서 온도가 가장 높게 되는 무냉각 중압 터-빈의 동익(~1,050℃)에 사용된다.

○ 단결정 초합금에 비하여 강도는 다소 떨어지나 제조수율이 좋은 일방향응고(DS: Directional Solidification)에 의한 초내열합금도 개발되고 있는데 Re를 첨가하지 않은 제1세대, 3% 첨가한 제2세대, 5% 첨가한 제3세대합금이 개발되었으며 제3세대 DS합금은 2세대 단결정합금인 CMSX-4와 동등한 크리프강도를 갖는 것으로 평가되고 있다.

○ 단결정 초합금의 고온강도를 능가하는 새로운 합금으로서 Y2O3와 같은 안정한 미세산화물을 분산시킨 산화물분산강화(ODS: Oxide Dispersed Strengthening) 초내열합금도 출현하고 있는데 가까운 장래에 터빈용에 실용될 가능성은 매우 크다. 엔진용 소재기술은 재료설계, 용해정련, 응고제어, 가공 및 결정제어 등의 금속재료기술이 고도로 발휘되는 기술인만큼 국내에서도 이에 대한 적극적인 연구가 요망된다.

저자

Akira Mitsubashi et al

자료유형

학술정보

원문언어

일어

기업산업분류

재료

연도

2008

권(호)

13(2)

잡지명

？と鋼　

과학기술
표준분류

재료

페이지

81~97

분석자

심*동

분석물

• 항공기 엔진용 내열합금의 개발현황.pdf [221,870 byte]

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