고온용 합금과 피복재의 수명예측

전문가 제언

○ 전술한 바와 같이 고온장치들의 열효율을 증대하기 위해서는 조업온도는 높이고 배출온도는 낮게 하는 것이다. 조업온도가 올라갈수록 철강금속재료는 산화가 잘 되고 수명이 격감한다. 표면 산화방지를 위하여 표면에 알루미나를 형성시키거나 알루미늄을 많이 함유한 재료의 코팅으로 고온 수명을 늘리는 재료개발이 시도되고 있다. 이 분석자료에서 시도한 연구는 미국 에너지성의 화석연료담당국의 연구비와 ORNL에서 ODS와 Fe3Al의 수명예측모델 응용 연구지원으로 수행되었다.

○ 표면 알루미나를 형성하는 합금의 수명을 예측하는 Reservoir model을 이용하여 수명예측을 한 결과 실험결과와 잘 일치하지 않는 것을 알았는데 이는 고유의 상수들을 실험적으로 확인하여야 한다는 문제점이 있기 때문이다. 이 문제를 해결하기 위해서는 우선 표면보호피막인 알루미나 형성과 부식분위기와 수분의 영향을 받는 손상의 기구를 잘 이해하고 장시간의 예비실험 자료를 확보하여야 한다. 이것이 성공하여야 만 신뢰성 있는 수명예측 모델을 개발할 수 있다.

○ 화학증착방법으로 페라이트계 철강(Fe­9Cr­0.6Mo) 표면에 Al을 많이 함유한 코팅을 500～800oC에서 실시하여 (1)식의 Cb를 확인하기 위한 실험을 상당히 실시하였다. 코팅의 두께와 온도 및 초기 Al의 농도가 다른 시료를 이용하여 실험한 결과에서 Cb는 온도가 상승할수록 이론적으로 계산된 것보다 훨씬 작아지는 것으로 확인되었다. 수명을 20kh에서 손상이 발생되지 않는 Cb를 유지할 수 있는 온도가 650oC이고 코팅의 두께가 두꺼운 경우 700oC에서도 20kh를 넘어도 손상발생이 없었다.

○ 현재의 수명 예측개념으로 실제의 수명을 예측할 수 있고 가열-냉각 주기와 같은 조건에서의 손상기구의 이해와 CO2, H2O 등의 복잡한 산화분위기 내에서의 고온 산화거동을 잘 이해하기 위해서는 앞으로 이들 변수들에 대한 영향을 규명하는 많은 연구가 철저히 수행되어야 할 것이다. 국내에서 이 분석에서 보고하고 있는 내용과 유사한 분야의 연구는 아직 보고된 바가 없기 때문에 국내 철강재료 고온특성 연구자들의 많은 참여가 있어야 할 것이다.

저자

B.A. PINT, S. DRYEPONDT, A. ROUAIX-VANDE PUT, and Y. ZHANG

자료유형

학술정보

원문언어

영어

기업산업분류

재료

연도

2012

권(호)

64(12)

잡지명

JOM Journal of the Minerals, Metals and Materials Society

과학기술
표준분류

재료

페이지

1454~1460

분석자

남*우

분석물

• 고온용 합금과 피복재의 수명예측.pdf [312,440 byte]

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