Ti6Al4V 합금 성능에 미치는 HIP공정의 영향

전문가 제언

○ 타이타늄은 비강도가 좋고 내식성이 탁월하기 때문에 항공우주산업에서는 필수재료이다. 미국의 마하 3 초음속 정찰기 SR-71의 95%가 타이타늄 재료로 되어 있으며, 현재 하늘의 최강자 스텔스 전투기 F-22도 42%가 타이타늄 재료이다. Ti-6Al-4V합금은 항공우주산업에서 적용되는 대표적인 타이타늄 합금이다. 특히 F-22의 single piece vertical stabilizer rudder actuator support등 6개의 대형 구조물에 대한 주물의 HIPing처리는 내부 shrinkage공공을 눌러 없애고 공공(Void)벽에 확산 접합하도록 하여 CF(Casting Factor)가 1이 되도록 하는데 결정적 기여를 하게 하였다.

 

○ 타이타늄은 산소와의 강한 반응성 때문에 대기 중에서 열간 작업을 하게 되면 표면에 생긴 산화물을 제거해야 다음공정에서 작업이 가능하기 때문에 재료 회수율이 낮다. 이를 피하여 near net shaping으로 재료 회수율을 높이는 등 분말야금의 장점을 따고 분말 야금에서 불가피하게 따라오는 공공의 발생 등 단점을 보완하기 위해 미 해군에서는 일찌기 HIPing을 이용하는 기술을 연구하였는데, 분말을 포함한 타이타늄은 상온에서 산소,질소등과 격렬하게 반응한다는 점을 항상 염두에 두고 이를 피하여 공정이 진행되어야 한다는 점이다.

 

○ 국내에서는 국과연이 산연을 이용 타이타늄 분말 소결 예비 성형체 연구를 수행 중 인데, HIP공정을 첨가,Ti-6Al-4V합금을 운용 중인 복합소총을 포함한 유도무기의 제어부품 등 강과 동등 기계적 성질에 중량절감이 결정적으로 필요한 경우에 적용을 용이하게 할 것이다.

 

○ 그럼에도 비용이 많이 소요되기 때문에 이를 감안하여 적용해야 한다. 일반적으로 철강의 열배가 스테인리스 강 비용이라면 Ti-6Al-4V구조재 경우 이의 10배정도의 비용이 필요하다. NNS HIP를 적용함으로써 이보다 비용을 줄여도, 중량 저감 문제가 비용을 상쇄할 경우에 이의 적용이 가능하다. 특히 유도무기는 중량이 무거워지면 추진제량이 늘어나는 등의 이유로 내식성이 강한 타이타늄 재료를 이용한 경량화가 아주 중요하다.

 

저자

Chao Cai,Bo Song,Pengju Xue,Qingsong Wei,Jia-min Wu,Wei Li,Yusheng Shi

자료유형

니즈학술정보

원문언어

영어

기업산업분류

재료

연도

2016

권(호)

686()

잡지명

Journal of Alloys and Compounds

과학기술
표준분류

재료

페이지

55~63

분석자

허*무

분석물

• Ti6Al4V 합금 성능에 미치는 HIP공정의 영향.pdf [546,743 byte]

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