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분말야금법에 의한 형상기억합금 제조방법

전문가 제언: ○ 통상의 금속재료는 탄성한계 이상의 변형에서는 영구변형상태로 되나 형상기억특성을 갖는 금속재료는 변태온도 이상으로 가열하면 변형이 제거되어 원래의 형상으로 복귀한다. 니티놀(nitinol)로 불리는 Ni-Ti계 합금은 대표적인 형상기억합금으로 스텐트(stent), 치열교정 와이어, 안경테, 관이음쇠 등의 용도로 널리 이용되고 있다.

○ 1970~1980년대에 새로운 형상기억합금이 많이 연구되었으나 실용합금으로써 Ni-Ti계 합금의 특성을 능가하는 합금은 아직 출현하지 않고 있다. 그러나 Ni-Ti계 합금은 가격이 비싼 것이 결점으로 이를 해결하기 위하여 Fe-Mn-Si계 합금이 개발되었으나 변태점이 고온이고 회복속도가 느려 실용화에는 이르지 못하고 있다.

○ Ni-Ti 합금은 용해법으로 제조되는데 Ti가 C, O, N 등과 반응성이 강한 활성금속이기 때문에 용해과정에서 생기는 오염문제와 난가공성 문제가 실용상의 가장 큰 장애요인이 되고 있다. 이를 해결하기 위한 방법으로써 소결 법은 성분조정이 용이하고 실형상 성형(near net shaping)이 가능하여 용해법이 갖는 결점을 해소할 수 있는 대안으로 많이 연구되어 왔다.

○ 본고에서는 가압통전소결 법으로 제조한 Ni-Ti 합금의 조직이나 특성이 용해법에 비하여 손색이 없음을 소개하고 있다. 또 형상기억특성의 개선책으로 제3원소로써 Cu의 첨가, 전위의 도입을 위한 CIP 처리, 가공열처리법의 일종인 트레이닝처리의 유효성이 확인되고 있어 품질과 생산성의 양면에서 실용화가 기대된다.

○ Ni-Ti 합금은 조성이 약간만 달라져도 회복온도가 크게 저하한다. 따라서 소결 법에서는 사용하는 분말의 선택에 유의해야 하며 분말금속의 혼합과 소결과정에서 불순물의 혼입을 차단하는 기술도 중요하다. 또 현재 실용되는 형상기억합금은 선재나 판재가 주류를 이루고 있으므로 소결 법으로 제조한 선재나 판재의 기계적 특성에 관한 검증도 필요하다.

저자: Hideki Kyogoku
자료유형: 학술정보