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고온에서 Ti 나노결정 미세조직 발현과 기계적 성질

전문가 제언: ○ 세계적으로 Ti 소재 소비량 중 50%이상이 순 Ti이다. 순 Ti은 가격이 저렴하고, 상업적으로 높은 가용성에, 용접성과 크립강도가 좋으며, 내식성이 우수하지만 열처리로서 강도를 향상시킬 수 없기 때문에 강도를 요하는 제품에는 적용의 한계가 있으나,비자성,비방사성등의 특성으로, 기뢰, 잠수함등의 수중 무기체계 소재로서 적합한 특성을 보유하고 있다.

○ HPT를 통해 Grade 2의 순 Ti의 결정 입자는 약 1/1,000 정도의 나노급으로 미세화 되고 강도를 235%이상 크게 할 수 있는데 주 강화 메커니즘은 결정립 미세화이고, 특히 초미세 결정립의 순 Ti은 300-500℃에서 연성과 강도의 조합이 좋은 성질을 보인다.

○ 타금속 대비 비용이 많이 소요되기 때문에 이를 감안하여야 하는데, 일반적으로 철강의 열배가 스테인리스강 비용이라면 순 Ti 재료 경우 이의 약 5배 정도의 비용이 필요하여 중량 저감이 비용을 상쇄할 경우와 Ti의 배타적 성질이 필요시 적용이 가능하고, 적용 공정도 기술적기반이 구비된 미국을 포함 몇 개의 강대국만이 이를 이용할 수 있지만 Ti 재료 중에는 가용성이 좋기 때문에 가장 많은 량이 사용되고 있다.

○ 순 Ti은 비강도가 좋으며 내식성이 탁월하고 특히 용접성이 좋기 때문에 무기체계에 광범위하게 적용되고 있으며, 특히 심해 잠수함, 함정등 수중 장비에 많이 사용되고 있다. HPT를 통해 결정립을 초미세화 할 경우 세계적으로 군사적 사용처는 크게 늘어날 것이나, 초미세 결정립을 가진 벌크재로 만드는 기술개발이 필요하다.

○ 국내에서는 군 운용 중인 유도무기의 핵심부품에 Ti 재료가 적용중이며 복합소총의 20미리 총열과 일부부품이 Ti α+β합금으로 되어 있고 국방과학연구소 중심으로 포항공대, 재료연구소 등 산학연이 베타 타이타늄을 포함, Ti의 전투차량, 유도무기, 전투기 등에 적용을 위해 광범위하게 연구개발 중이며, 순 Ti의 초미세화는 사용 영역을 확장시켜 줄 것이다.

저자: Hamed Shahmir, Pedro Henrique R.Pereira , Yi Huang , Terence G.Langdon
자료유형: 니즈학술정보