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합금상태도의 연구와 신재료개발

전문가 제언: ○ 상태도란 여러 가지 조성의 합금을 용융상태로부터 응고되어 상온에 이르기까지 상태의 변화를 나타낸 그림을 말한다. 이 상태도는 응고, 상변태 등 재료연구는 물론이고 신재료 개발의 기초가 되고 있으므로 재료분야의 중요한 정보가 되고 있다. 따라서 신뢰성 있는 상태도 작성이 매우 중요하며 이를 위해서는 많은 데이터를 수집, 검토, 평가하여야 하며 막대한 시간과 노력이 필요하다.

○ 합금원소의 종류가 적은 합금의 상태도에 대한 데이터는 다양한 연구와 분석기기의 고정도화에 의하여 높은 신뢰도를 구축하게 되었다. 그러나 근래에 들어 신재료에 대한 필요성이 많아지면서 다원계 합금의 개발이 활발해지고 있다. 따라서 열열학적 데이터를 이용한 다원상태도의 계산( CALPHAD법)이 최근 30여 년 간 눈부신 발전을 거듭해왔다.

○ CALPHAD 방법은 축적된 열역학적 자료나 상태도 자료를 바탕으로 각 합금원소 및 상(Phase)의 열역학적 특성을 알아내고 이를 수치화하여 계산하는 방법이다. 이런 방법은 다원계 상태도의 계산에 적용되어 다원계 합금의 특성(평형상, 표면장력 등)을 예측할 수 있으며 물론 합금설계에도 매우 유용하게 이용될 수 있다. 이 CALPHAD법을 이용한 새로운 기능재료가 다양하게 개발되고 있다.

○ 우리의 산업과 경제를 지속적으로 발전시키기 위해서는 환경에너지, 전기전자, 항공, 구조 등 각종 기능성재료의 수요가 급속하게 증가할 것이다. 이를 뒷받침하기 위해서는 기능소재의 원천 제조기술 개발이 중요하다. 이러한 의미에서 기능성 합금재료의 설계와 개발에 기초가 되는 CALPHAD법의 활용연구와 함께 신뢰도 높은 열역학 데이터의 구축이 활발하게 전개되기를 기대한다.

저자: Katsunari Oikawa
자료유형: 학술정보