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강가공법으로서 기계적 밀링법의 특징

전문가 제언: ○ 금속분말을 장시간 밀링하여 고상에서 기계적으로 합금화하는 방법은 합금원소의 고용한도에 관계없이 비평형 상태에서 합금화가 이루어지므로 통상의 용해법에서는 제조할 수 없는 농도의 합금제조가 가능하다. 특히 밀링으로 제조된 합금분말은 초미세 결정립조직이나 비정질로 되므로 재료특성의 향상이나 신재료의 개발연구에 널리 이용되고 있다.

○ 기계적 합금화 방법은 1960년대에 미국의 INCO사에서 Ni기 초내열합금의 제조에 이용한 것이 실용화의 효시였다. 일예로 Ni기지에 기계적 합금화 방법으로 Y2O3입자를 균일하게 분산시킨 MA6000 ODS합금(oxide dispersion strengthen alloy)은 제트엔진이나 가스터빈에 이용되는 초내열합금으로 단결정 초내열 합금보다 우수한 고온강도를 갖는다.

○ 고에너지밀(High Energy Mill)로도 불리우는 기계적 합금화(MA) 또는 기계적 밀링(MM) 장치에는 실험실용으로 진동형 장치, 유성회전식 장치, 통상의 볼밀 등 여러 종류가 있으나 대량생산을 목적으로 하는 산업용으로는 가공에너지는 작으나 대량의 분말을 처리할 수 있는 임펠라 교반식 또는 드럼회전식 밀링장치가 많이 이용된다.

○ MM법의 가장 큰 결점은 볼이나 용기의 재질로부터 불순물이 혼입되는 점이다. 밀링용 볼이나 용기의 재질은 스테인리스강, 초경합금, TZM합금 등이 이용된다. 불순물의 혼입을 방지하기 위하여서는 분말과 동일한 소재를 사용하거나 표면을 분말과 동일한 재료로 코팅하는 방법이 이용된다.

○ MM법에서는 모든 방향에서 분말에 강가공이 가해지므로 10nm 정도의 나노결정립 조직의 형성도 가능하다. 초기에는 나노레이어 조직이 형성되고 시간의 경과에 따라 표면에서부터 등축의 나노결정립 조직이 형성된다. 이러한 형성과정을 이용하여 표면의 나노결정부(shell부)와 중심부의 강가공부(core부)로 구성되는 쉘/코어 복합구조의 분말제조도 가능하여 소결체의 연성을 개선시킬 수 있다. 새로운 재료특성의 창출에 많은 가능성이 있는 만큼 향후의 연구발전이 기대된다.

저자: Hiroshi Fujiwara
자료유형: 학술정보