Ti 및 Ti합금의 고기능화와 용도확대

전문가 제언

○ Ti는 밀도가 4.54g/㎤로 가벼워 비강도가 높은데다 내식성, 생체적합성, 형상기억성, 수소저장성, 초전도성 등 여러 가지 기능특성을 가지므로 자동차, 우주항공, 화학, 건축, 생체의료 등 여러 산업분야에서 사용되고 있다. 2008년도 세계의 스폰지 Ti의 생산량은 약 176,000톤으로 이로부터 제조된 전신재의 용도는 우주항공 35%, 일반 산업용 38%, 군용 12%의 분포로 나타나고 있다.

○ Ti에는 상온에서 안정한 hcp구조의 α상과 고온에서 안정한 bcc구조의 β상이 있으며 순수한 Ti의 경우 α?β 변태는 883℃에서 일어난다. 첨가하는 합금원소에 따라 α+β의 2상 영역이 생기므로 Ti합금은 각각의 상의 비율에 따라 α형, β형, α+β형의 3 종류로 구분된다. Al, O, N, C 등은 α상의 안정화 원소이며, Mo, V, Fe, Cr, Ni 등은 α?β 변태온도를 저하시키는 β상의 안정화 원소이다.

○ 가장 많이 사용되는 Ti합금은 1953년에 개발된 α+β형의 Ti-6Al-4V합금으로 강도, 인성, 연성의 균형이 우수하나 제조 회수율이 낮고 가공성이 취약한 결점도 갖고 있다. 다음으로 많이 사용되는 합금이 α형인 Ti-5Al-2.5Sn합금으로 고온강도와 함께 저온성질도 우수하여 ELI(Extra Low Interstitial)급은 -240℃의 강도가 상온강도의 약 2배에 달한다.

○ 최근 주목되고 있는 합금이 열처리성과 소성가공성이 우수한 β형 합금이다. β상이 많으면 비중은 커지나 용체화처리에 의하여 Ti-6Al-4V합금의 결점인 가공성이 개선되며 열처리에 의하여 Ti합금 중에서 가장 높은 강도를 얻을 수 있다. 또 Ti-Mo계 β형 합금은 순수한 Ti보다도 높은 내식성을 가지며 탄성률이 낮은 것도 β형 합금의 특징이다.

○ 국내의 Ti수요량은 부품소재로서 뿐만 아니라 생체용이나 환경용 소재로서 증가 추세에 있으나 원소재인 스폰지 Ti의 전량과 많은 양의 합금을 수입에 의존하고 있다. 국내의 Ti소재산업의 발전을 위해서는 저가격화에 기여할 수 있는 새로운 Ti제련법의 개발과 고가의 합금원소를 대체하고 새로운 수요에 대응할 수 있는 신합금 개발이 요구된다.

저자

Hideki Fujii

자료유형

학술정보

원문언어

일어

기업산업분류

재료

연도

2010

권(호)

15(11)

잡지명

ふぇらむ

과학기술
표준분류

재료

페이지

686~691

분석자

심*동

분석물

• Ti 및 Ti합금의 고기능화와 용도확대.pdf [381,223 byte]

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