레이저로 적층된 Ti-6Al-4V의 미세조직과 기계적 성질

전문가 제언

○ 표면개질법 혹은 표면처리법의 역사를 보면, 도금 및 용융부침법등의 습식법, CVD, PVD, 이온주입, 스퍼터링, 용사코팅 등 여러 방법이 있다. 용사법은 1910 년대, 스위스의 M. U. Schoop가 최초로 개발한 것으로 가열된 압축공기의 제트내에 용융된 납을 공급하여 적층한 것을 시작으로, 화염을 이용한 가스식 용사와 아크 열원을 이용한 전기식 용사가 실용화되었다.

 

○ 1950년대는 플라즈마 제트를 이용한 플라즈마 용사법이 개발과 더불어 폭발용사 같은 새로운 기술도 개발되었다. 1973년에 개발된 진공 플라즈마 용사가 산업전반에 폭 넓게 응용되기 시작하였으며, 1980년에 혁신적으로 개발된 고속 화염용사 적층기술도 있다. 2000년대 초부터 레이저를 이용한 금속 또는 세라믹스를 금속기판에 적층하는 최첨단DLD가 개발되어 실용화 되고 있으나 해결되어야 할 많은 문제가 있다.

 

○ 이 분석은 DLD로 제조된 Ti-6Al-4V합금부품의 미세조직과 제조 후의 열처리에 의한 인장 및 피로특성을 집중적으로 소개한다. DLD공정의 주요 변수인 레이저 파워, 레이저이동 속도, 분말 공급 속도들의 상관관계가 매우 다양하며 공정자체가 복잡하여 적층건전성에 영향을 준다. 공정 중의 열 구배가 잔류응력과 이에 따른 뒤틀림을 발생시킨다. DLD공정의 특성상 급속냉각에 따른 급속응고로 공극과 편석이 발생되어 미세조직이 국부적으로 차이가 나서 기계적 성질의 균질성이 없다.

 

○ 우수한 기계적 특성을 갖는 Ti-적층 부품에 필요한 미세조직을 얻으려면 DLD공정변수들의 상관관계가 최적으로 조절 되어야 한다는 어려운 숙제가 있다. 또한, 더 균일한 온도분포로 잔류응력을 최소화하기 위한 열 관리와 레이저 스켄 페턴도 적절히 유지되고 적층두께와 온도 등의 공정변수가 계속 모니터 되면서 조절되어야 한다.

 

○ 이 DLD관련 연구논문과 특허가 주로 미국에서 발표되고 있으며 최근 2010년을 전 후하여 TMS와 ASME가 이 분야 심포지엄을 해마다 개최하고 있다. 한국에서는 논문발표실적이 없으며 재미 및 재중 중국학자들이 이 분야 연구를 활발히 수행하고 있다.

저자

LINKAN BIAN, SCOTT M. THOMPSON, and NIMA SHAMSAEI

자료유형

학술정보

원문언어

영어

기업산업분류

재료

연도

2015

권(호)

67(3)

잡지명

JOM Journal of the Minerals, Metals and Materials Society

과학기술
표준분류

재료

페이지

629~638

분석자

남*우

분석물

• 레이저로 적층된 Ti-6Al-4V의 미세조직과 기계적 성질.pdf [358,565 byte]

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