차량용 타이타늄재료 개발의 문제점

전문가 제언

○ 타이타늄(Ti) 광물도 일반 금속의 경우와 같이 산화물(TiO2)로 되어있으나 그 제련공정은 매우 복잡하다. 즉, 이 광물을 분쇄하여 분말로 만든 다음 코크스로 가열하여 소결 한 후 염소분위기 내에서 900oC로 가열하여 TiCl4를 제조한다. 이 TiCl4에는 철, 규소, 바나듐 등의 염화물이 불순물로 함유되어있기 때문에 증류공정으로 불순물을 제거한다.

○ TiCl4를 용융 Mg와 반응시켜 금속Ti로 제조 후 불순물을 증발시킨 것을 99.6% 순도의 Ti스펀지로 생산한다. 이것을 다시 요오드(I)와 250∼300℃에서 반응시켜 요오드화 타이타늄 증기를 제조한 후 이를 1,100∼1,500℃의 고온에서 열 분해시켜 99.96%의 고순도 Ti를 생산한다. 이와 같이 복잡한 여러 공정을 통하여 생산 되는 Ti는 생산량도 소량이면서 생산비가 높기 때문에 금속 Ti의 가격은 필연적으로 고가이다.

○ Ti은 상온에서 조밀육방정계(HCP)의 결정구조이기 때문에 연성이 저조하여 가공성의 불량으로 제품생산에 어려움이 있다. 다행이 고온이 되면 체심입방격자(BCC)로 변태함으로 BCC를 안정화하는 합금원소를 첨가하여 연성과 강도를 개선할 수 있다. 그러나 이 모든 것이 Ti합금재료의 가격 상승의 원인이 되어 철강에 비하여 가격경쟁력이 약하다.

○ Ti의 가격이 현저히 감소하기 전에는 적은 양만 사용하거나 특수차량 또는 고급차량에만 사용될 것이다. 저렴한 가격의 스프링을 제조하기 위한 노력으로 고가의 V와 Zr 대신 Fe와 Mo를 첨가한 가격을 50% 낮춘 베타합금이 개발되었으나 범용화 되기 위해서는 더 많은 연구가 필요하다.

○ Ti은 경량 이면서 고온강도와 내식성이 우수하기 때문에 자동차의 특별한 부품에 적용하기에 이르고 있다. 즉, 왕복운동을 하는 부품의 경우 경량이면서 내열성이 우수하여 차량의 고온 및 고주기 하중이 작용하는 부품인 각종 밸브, 연결봉, 배기장치, 터보과급기 등과 같은 고가의 특수한 부품에 사용된다. 이러한 특수합금의 국내생산은 저조한 편이며 한국재료연구소 등 몇 곳에서 응용연구에 해당하는 수준의 연구를 진행하고 있다.

저자

Anil K. Sachedev, Kaustubh Kulkarni, Zhigang Zak Fang, Rui Yang, and Vladimir Girshov

자료유형

학술정보

원문언어

영어

기업산업분류

재료

연도

2012

권(호)

64(5)

잡지명

JOM Journal of the Minerals, Metals and Materials Society

과학기술
표준분류

재료

페이지

553~565

분석자

남*우

분석물

• 차량용 타이타늄재료 개발의 문제점.pdf [257,903 byte]

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