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금속재료의 초강가공에 의한 초미세 결정립조직의 형성

전문가 제언: ○ 소성변형에 의한 금속재료의 결정립 미세화는 이미 잘 알려진 현상으로서 철강제조분야에 있어서는 TMCP(Thermo-Mechanical Control Process)압연의 예에서 보는 바와 같이 실용적으로도 널리 이용되고 있다. 그러나 종래의 결정립 미세화는 가공과 열처리에 의한 재결정을 이용하는 것이므로 달성 가능한 결정입경은 10㎛ 내외가 한계이다.

○ 철강이나 알루미늄 합금(삽입)과 같은 구조용 재료의 경우 고강도화와 고인성화의 필요성에서 결정립 미세화를 위한 각종의 강가공 수법이 개발되어 왔으며 그 대표적인 것으로는 ECAP(Equal Channel Angular)법, MDF(Multi-Directional Forging)법, ARB(Accumulative Roll Bonding)법, HPT(High Pressure Torsion)법 등이 있다.

○ 이와 같은 가공법에서는 재료의 형상이 변하지 않고 가공되기 때문에 원리적으로는 무한대의 변형률로 가공할 수 있고 재료의 크기에 관계없이 가공효과를 측정할 수 있는 이점이 있으므로 스트레인률 4.0 이상의 초강가공 영역에서도 결정립 미세화 연구가 이루어지고 있다.

○ 초강가공에서 일어나는 결정립의 초미세립화는 대각입계에 의한 결정의 분할현상에 기초하며 가공조직이라는 점에서 종래의 재결정 조직과는 다른 것으로 인식되어 왔다. 그러나 비교적 고온에서 가공이 이루어지거나 재료의 융점이 낮은 경우에는 가공 중에 조직변화가 일어나므로 초강가공에 의한 미세조직과 재결정에 의한 미세조직을 명확히 구분하기는 곤란하다.

○ 초강가공에 의한 결정립의 미세화 현상과 그 기구에 대하여는 보다 명확한 규명이 필요하나 실용적 측면에서는 철강 재료의 경우 합금원소의 첨가가 없이도 1㎛ 이하의 초미세립조직이 실현되고 있다. 그러나 아직은 실험실적 연구단계에 있으며 실용화까지에는 특성의 재현성 확보를 비롯하여 궁극적으로는 양산을 위한 설비문제와 생산성 문제를 해결해야하는 과제가 남아 있다.

저자: Nobuhiro Tsuji
자료유형: 학술정보