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Ni계 초합금의 레이저 보수방법

전문가 제언: ○ 본 발명은 니켈계 초합금 재료의 적층(build up, 덧붙이라고도 함) 용접방법에 관한 것이다. 용접 시에 초합금분말을 가열하고 단계적으로 냉각과정과 유지시간을 조절함으로써 최종 γ‘상을 20% 이하가 되도록 하여 용접균열 감수성을 크게 감소시킬 수 있는 제조기술을 확립하였다.

○ 니켈계 초내열합금은 소수 미국기업(예, ATI Allvac)이 수요의 대부분을 독점 공급하는 소재이다. 특히 미국항공우주 재료규격(SAE AMS)이 요구하는 수준의 특성을 얻으려면 원소재 관리는 물론 공정 최적화 기술도 있어야 하는 까다로운 기술이다.

○ 최근 국내 한국기계연구원(KIMS) 부설 재료연구소에서는 고온에 잘 견디고 변형이 되지 않는 항공기 제트엔진용 차세대 내열합금을 개발하는 등 니켈계 초합금의 국내 제조기술 정착에 활기를 띠고 있다. 향후 고온에서 수명을 더욱 극대화시켜 항공기 제트엔진뿐만 아니라 원자력발전, 화력발전 등에 사용되는 터빈의 블레이드 소재로도 수요가 확대되어 국산화의 기반이 마련되어야 할 것이다.

○ 고기능의 니켈계 초합금을 제조하기 위하여 니켈을 기본원소로 하고 이외에도 Cr, Al, Ti, W, Co, Ta, C 등과 같은 여러 원소를 첨가하고 있다. 현재 미국을 비롯한 선진국에서는 소재, 특히 고온에서 용접부에 균열이 발생되지 않는 니켈계 초합금에 첨가원소들의 최적 함량에 대한 제조기술의 확립에 대한 연구개발에 활기를 띠고 있다. 이러한 시점에 본 자료는 Al과 Ti이 다량 첨가되는 니켈계 초합금의 제조기술 향상에 큰 도움을 줄 수 있는 자료가 될 것으로 사료된다.

○ Al과 Ti함량이 많은 니켈계 초합금은 적층용접을 하는 경우, 결함없이 용접한다는 것은 매우 어려운 것으로 알려져 있다. 특히 소재의 고온강도를 향상시키기 위하여 초합금에 Al과 Ti함량을 증가시킬수록 용접성은 급격히 감소한다. 본 발명에서는 냉각과정과 유지시간을 단계적으로 조절하여 γ‘상이 20% 이하가 되도록 하여 균열에 대한 감수성을 감소시켰다. 이러한 방법은 종래의 일반적인 아르곤가스에 의한 냉각방법을 대체할 수 있는 획기적인 용접기술이 될 것으로 예상된다.

저자: SIEMENS ENERGY, INC.
자료유형: 특허정보