새로운 열응력 완화형 경사기능재료의 연구개발동향

전문가 제언

○ 디젤엔진, 가솔린 엔진, 가스터빈 및 우주항공 분야 등의 열변환 시스템장치에서 에너지효율을 극대화하기 위해서는 더욱 고도의 내열특성을 지닌 내열소재의 개발이 요구되고 있다. 한편 금속 단일체로서는 현재 그 사용한계 온도가 1000℃정도로 그 이상의 온도 분위기에서 작동되는 부품은 금속간 화합물 또는 세라믹 소재의 사용이 불가피하다. 그러나 이들 비금속 소재는 난가공성과 취약성이 문제이다.

○ 최근 들어 금속간화합물의 경우에도 기존의 난가공성, 취약성의 개념을 탈피하여 탁월한 내열특성과 가공성을 지닌 소재로 개발되어 각종 고온, 부식성과 같은 가혹한 환경에서 금속, 합금 그리고 세라믹에 이은 제3의 내열소재로서 그 위상이 확립되고 있는 추세이다.

○ 이 해설에서는 열응력 완화가 필요한 가스터빈 블레이드에 착목하여 종래 사용되어온 Ni기초합금에 대해서 협의의 완화형 경사기능재료 구조가 채택되어 있지 않은 이유와 열응력대책을 설명하고 차세대의 가스터빈 블레이드 재료로써 기대되고 있는 TiAl 금속간 화합물에 대해 경사기능재료의 개념을 이용한 내산화코팅의 시도를 해설한 내용이다.

○ TiAl금속간 화합물은 종래 내열재로써 사용되어 온 Ni기 초합금과 비교하여 고강도비이며 그 내산화성은 Ti-6Al-4V으로 대표되는 Ti합금에 비교하면 탁월하나 Ni기 초합금에 비교하면 떨어진다. 이를 개선하기 위해 TiAl 금속간 화합물 위에 NbSi2/Nb 및 MoSi2/Mo/Nb코팅을 실시함으로써 1000℃를 초과하는 대기분위기에서도 내산화성을 갖는 것이 밝혀지고 있다.

○ 우리나라는 조선, 자동차, 원자력 플랜트 등 제조업에서의 생산기술이나산업 규모는 세계 상위의 위상을 차지하고 있다. 그러나 그 핵심기술인소재기술은 낙후되어 있어, 특히 고부가가치의 내열소재에 대한 산 학관의 협동연구체재 구축과 이를 통한 활발한 연구개발 노력이 필요한 시점이다. 이 논문에서 제시한 TiAl 금속간 화합물의 특성과 코팅에 관한 내용은 국산 내열소재 개발에 중요한 자료가 될 것이다.

저자

HASEZAKI Kazuhiro

자료유형

학술정보

원문언어

일어

기업산업분류

재료

연도

2013

권(호)

83(6)

잡지명

金屬

과학기술
표준분류

재료

페이지

511~515

분석자

김*식

분석물

• 새로운 열응력 완화형 경사기능재료의 연구개발 동향1.pdf [353,508 byte]

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