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재결정거동 예측모델의 발전 동향

전문가 제언: ○ 냉간가공에 의해 내부응력이 생긴 금속재료의 결정립들을 재결정 온도 부근에서 적당한 시간 동안 가열하면 내부응력이 없는 새로운 결정핵이 생겨 점차 성장하여 새로운 결정립들이 생기는 재결정이 일어난다. 재결정을 위해 금속재료를 가열하는 재결정온도 부근에서는 인장강도와 항복응력, 연신율과 단면수축률 및 충격값이 변화되므로 재결정온도를 정확하게 산출하는 것은 공업적인 측면에서 매우 중요하다.

○ 몬테칼로 시뮬레이션은 계산기에서 발생된 난수를 무작위로 추출하여 사용하고 확률적인 천이과정에 대응함으로써 해명된 현상의 미시적 상태를 시간 및 공간적으로 발전시키는 방법이다. 금속재료의 재결정거동, 합금의 상분해거동, 결정립의 성장과정 등을 해석/예측하기 위해 이 방법을 이용할 때에는 합금내 원자간 및 원자공공간 상호작용 에너지의 정확한 산출, 실제와 유사한 미세조직 특성을 갖는 전산프로그램 개발, 몬테칼로 모델의 정밀도 향상 등이 필요하다.

○ 금속재료의 냉간가공후 고온재결정거동을 효과적으로 예측하기 위해서는 합금성분?조성과 연관된 재료설계, 열처리공정을 통한 상변태 제어, 재료내부에 변형에너지를 도입하는 소성가공 등을 정확하게 파악하는 것이 중요하다. 이들은 상호 연관성을 갖고 금속재료의 물성을 좌우하는 결정조직, 결정상 및 결정립 크기 등에 영향을 준다.

○ 미래의 기술 발전은 개별 모델링 기법의 통합, 원자 모델링 기법의 실용화, 모델링에 의한 성능예측기술 실용화 등으로 전망되고 있으며, 미국과 일본, 유럽에서는 재료기술의 체계적인 연구개발이 활발하게 진행되고 있다. 국내 대한금속?재료학회지에는 금속재료의 재결정 모델링에 관한 기술문헌으로 한양대학교의 ‘동적 재결정 모델링을 이용한 열간단조강의 오스테나이트 결정립 크기 예측’, POSCO 기술연구소의 ‘AISI4135강의 재결정거동 예측 수식모델 개발’ 등이 소개되어 있는데 우리나라도 첨단소재 개발 분야에서 대외경쟁력을 높일 수 있도록 재료과학의 컴퓨터 시뮬레이션 기술에 대해 적극적으로 연구개발에 참여하고 이에 대한 국가적 지원과 육성이 필요하다.

저자: Yoshihiro Suwa
자료유형: 학술정보