단시간 열처리로 놋치난 Ti-6Al-4V합금의 피로 강도 개선

전문가 제언

○ 타이타늄은 비강도가 좋고 내식성이 탁월하기 때문에 항공우주산업에서는 필수재료이다. 지금도 임무를 수행중인 미국의 고공 정찰기 U-2에 타이타늄 재료가 처음 쓰였고, 그러나 아직도 그 세부 내용은 베일에 가려져 있으며, 현재 하늘의 최강자 스텔스 전투기 F-22도 42%가 타이타늄 재료이다. 특히 Ti-6Al-4V합금은 세계적으로 항공우주산업에 적용되는 대표적인 타이타늄 합금이다.

 

○ Ti-6Al-4V합금을 960 ？C, 60초간 용체화 처리하여 침상의 α‘상의 생성이 준정적 β상 존재보다 피로 균열전파를 더 효과적으로 억제, 피로강도를 40% 증대시킬 수 있다는 사실은 이를, 특히 내구성을 필요로 하는 복합소총의 20미리 총열에 적용하여 총열 수명을 증대시킬 가능성을 보인 것이라 할 수 있다. 다만 60초라는 짧은 시간동안 재료전체에 골고루 α‘상의 생성을 촉진시킬 수 있는 방안을 강구해야할 것이다.

 

○ 피로강도 증대는 모든 무기체계 구성 재료의 바람직한 특성이라 할 것이나, 특히 타이타늄 Ti-6Al-4V합금 경우는 비용이 많이 소요되기 때문에 이를 감안하여야 하는데, 일반적으로 철강의 열배가 스테인리스강 비용이라면 Ti-6Al-4V합금 경우 이의 10배정도의 비용이 필요하여 중량 저감이 비용을 상쇄할 경우에 적용이 가능하고, 적용 공정도 기술적으로 쉽지 않아 미국을 포함 몇 개의 강대국만이 이를 이용하고 있음을 감안해야 한다.

 

○ Ti-6Al-4V합금의 열처리는 그 고유한 성질인 공기 중 산소, 질소와 급격한 반응으로 쉽지 않다. 특히 짧은 시간 열처리에 의한 Ti-6Al-4V합금의 피로강도 개선은 중량이 제한된, 군 운용 중인 복합소총에 기존 20미리 총열과 일부 부품외에도, 특히 크기가 작고 내구성이 필요한 부품에 이 기술을 적용 그 사용을 확대시킬 수 있으며,그 이외에도 유도무기 부품에의 적용처는 개발이 용이하다 하겠다. 타이타늄의 열처리를 포함하여, 국방과학연구소 중심으로 포항공대,재료연구소 등 산학연이 이합금의 군사적 응용 확대를 위해 광범위하게 연구개발 중이다.

 

저자

Tatsuro Morita, Satoshi Tanaka, Susumu Ninomiya

자료유형

니즈학술정보

원문언어

영어

기업산업분류

재료

연도

2016

권(호)

669()

잡지명

Materials Science And Engineering: A

과학기술
표준분류

재료

페이지

127~133

분석자

허*무

분석물

• 단시간 열처리로 놋치난 Ti-6Al-4V합금의 피로 강도 개선.pdf [496,865 byte]

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