전자 펄스 초음파 압연공정에 의한 Ti-6Al-4V합금의 표면 기계적 성질과 미세조직 발현
- 전문가 제언
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○ 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. 그러나 표면경도가 낮고 따라서 내마모성이 좋지 않음으로 이를 극복하기 위해서 복합소총 20미리 총열 총강에서처럼 질소를 침투시켜 반응을 유도 경도가 높은 표면층을 만들어주기도 하는데, 전자펄스를 주면서 초음파 표면 압연에 의해서 Ti-6Al-4V합금의 표면성질을 개선할 수 있음은 새로운 도전이다.
○ 타이타늄은 산소와의 강한 반응성 때문에 대기 중에서 열간 작업을 하게 되면 표면에 생긴 산화물을 제거해야 다음공정에서 작업이 가능하기 때문에 재료 회수율이 낮다. 이런 절차 없이 알 맞는 조건에서 EP- USRP로 표면 균열 치료, 표면 조도 개선, 표면 경도 증진, 강화 층 두께 확장, 표면 내 마모성능 개선 과 잔류 압축응력 강화가 단숨에 이루어진다는 것은 경제성 및 생산성 측면에서도 획기적인 것이다. 다만 EP-USRP로 개선된 재료특성은 더 이상 개선이 어렵다는 점이다.
○ 현재 우리나라에서는 EP-USRP는 새로운 기술이기 때문에 연구 착수가 필요하며 그 결과를 운용 중인 복합소총을 포함한 유도무기의 제어부품 등 강과 동등 기계적 성질에 중량절감을 포함 특수한 표면성질이 요구되는 경우 적용을 위해 필요하다고 판단된다.
○ 그러나 많은 비용소요 때문에 역시 이를 감안 적용해야 하는데, 일반적으로 철강의 열배가 스테인리스 강 비용이라면 Ti-6Al-4V구조재 경우 이의 10배정도 비용이 소요되며, EP-USRP로 재료손실을 늘이지 않으면서 표면 성질을 개선함으로써 비용 측면에서는 득이 될 것으로 보여 지지만, 중량 저감 문제가 비용을 상쇄할 경우에 이의 적용이 가능하다. 특히 유도무기는 중량이 무거워지면 추진제량이 늘어나는 등의 이유로 내식성 강한 타이타늄 재료를 이용한 경량화가 아주 중요하다.
- 저자
- Haibo Wang,Guolin Song,Guoyi Tang
- 자료유형
- 니즈학술정보
- 원문언어
- 영어
- 기업산업분류
- 재료
- 연도
- 2016
- 권(호)
- 681()
- 잡지명
- Journal of Alloys and Compounds
- 과학기술
표준분류 - 재료
- 페이지
- 146~156
- 분석자
- 허*무
- 분석물
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