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수송기기의 연비향상을 위하여 경량화에 대한 욕구가 급속히 증가하고 있는 상황에서 국내 자동차업계의 경쟁력 강화를 위해서는 구조용 소재 중 가장 밀도가 낮은 마그네슘합금 및 부품의 제조기술개발이 시급히 요청된다. 이에 본 연구에서는 다음과 같은 분야를 중심으로 마그네슘합금 관련 기술을 개발하기 위한 연구를 수행하였다. 1. 마그네슘합금의 용해 및 주조기술 개발 - 마그네슘합금 용탕의 발화를 방지하기 위하여 CO2+SF6 혼합가스를 이용한 무용제용탕보호 방안 개발 - 냉각속도에 따른 주조재의 미세조직.기계적 특성.내식특성의 변화 관찰 - C2Cl6를 접종제로 사용하여 용탕유지시간, 접종제의 첨가량 및 첨가온도에 따른 미세조직의 변화와 기계적 특성의 변화 관찰 2. 마그네슘합금의 반응고가공법 기초연구 - 다이캐스팅법을 대체할 새로운 가공공정으로서 반응고가공법을 개발하기 위한 기초연구 수행 - 등온교반온도 및 교반속도에 따른 반응고 주조재의 미세조직의 변화를 고찰하고 이를 바탕으로 미세조직적 인자와 기계적 특성과의 관계를 정량적으로 해석 3. 마그네슘합금의 산업화 연구 - 대우국민차용 cylinder head cover를 개발품목으로 선정하여 수차례에 걸친 시작품 제작을 통해 양호한 품질의 제품 생산 - 대우자동차와 자동차부품연구원에서 실시한 dynamo test와 실차장착시험 결과 실차에 적용할 수 있는 제품 품질 확보 - 금형설계 및 실제 조업시에 용탕의 유동해석을 위한 computer simulation 연구 4. 고강도 내열 마그네슘합금 및 내식성 향상 방안 개발 - Mg-Al-Zn계 합금에서 합금의 조성을 변화시키면서 합금의 기계적 특성의 변화 관찰 - Mg-Al-Zn계 합금의 석출강화기구 규명 - Mg-Al-Zn계 합금에서 불연속적으로 석출한 Mg17Al12가 부식의 장애물 역할을 하는 것을 관찰 5. 시제품의 특성 평가 - 기존의 주철제품 및 알루미늄합금제 부품을 마그네슘합금으로 대체하는 경우 각각 60%, 40% 이상의 중량감소 - 본 연구에서 개발한 대우국민차용 cylinder head cover의 dynamo test 및 실차장착 시험결과 실차장착에 문제없음 판명.
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- 2000-04-11
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마그네슘합금은 밀도가 약 1.8 g/cm3로서 현재 사용되고 있는 구조용 재료 중 가장 가벼울 뿐만 아니라, 주조성 및 가공성이 우수하고, 전자파 차폐능 및 진동 흡수능이 탁월하여 자동차, 전자, 스포츠 및 레저용품 등으로 그 적용분야가 급속히 확대되고 있는 재료이다. 그러나, 마그네슘합금은 대기 중에서 산소와 격렬하게 반응하므로 용해 및 주조시 상당한 주의와 고도의 기술을 요한다. 그동안 국내에서는 마그네슘합금 관련 기술의 개발이 활발하게 진행되지 않았으나, 최근 들어 국내 자동차 산업의 국제 경쟁력 강화의 필요성이 증대함에 따라 경량 소재로서 마그네슘합금 관련 기술 개발을 위한 연구가 급속히 확산되고 있다. 본 연구진에서는 마그네슘합금 관련 기술 개발의 필요성을 인식하여 보호가스를 사용한 무용제용탕보호방안 및 마그네슘합금의 적용 분야 확대에 가장 큰 장애물로 작용하고 있는 열악한 내식성을 개선하기 위한 내식성 향상 방안을 확립하였으며, 고강도/고인성/내열 마그네슘 합금을 개발하기 위한 연구를 수행하고 있다. 또한, 알루미늄, 철강 등 기타 경쟁 재료에 비하여 상대적으로 비싼 제조 원가를 감소시키기 위하여 용탕의 자동이송방안 및 scrap을 재활용하기 위하여 용탕청정화방안 개발 및 순수지금과 scrap의 적정혼합비를 확립하기 위한 연구를 수행하고 있다. 이러한 일련의 제품 제조 기술을 확보하여 일부 자동차 부품 및 전자부품의 시제품을 제작하였으며, 특성평가를 통하여 현재 산업화를 추진하고 있다.
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대부분의 경량소재는 가공성이 불량하여 정밀성형이 곤란하고 제조비용도 많이 든다. 이러한 난가공재의 성형을 가능하게 하고 부품을 clear-net-shape 로 성형할 수 있는 방법으로서 반용융가공이 많은 관심을 집중시키고 있으나, 아직 반용융가공을 위한 공급소재로서 반응고Al합금을 연속적으로 제조 할 수 있는 기술이 국내외적으로 완전히 확립되어 있지 않기 때문에 기술 개발이 시급히 요청된다.반용융가공(semifold forming) 은 구상화된 고상입자를 갖는 소재를 고상 및 액상 성분이 공존하는 상태로 재가열한 후 이를 직접 성형하여 최종제품에 가깝게 제조하는 공정으로 에너지 절약, 응용범위의 확대 및 공정 단축 등의 측면에서 관심의 대상이 되고 있다. 이 기술의 핵심은 고상입자의 구상화이며 반용융가공(또는 반응고가공) 은 중간의 공급소재에서부터 최종 제품까지 구상화 조직을 얻을 수 있는 방법이다.
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신응고성형기술인 반응고주조(Rheocasting), 반응고단조(Thixoforging) 및 분무적층재의 열간단조, 수평연속주조(Horizontal continuous casting)의 기초 및 제조공정을 연구하였으며, 내마모소재인 고규소 알루미늄합금 개발을 위한 이론적 고찰에 중점을 두어 연구를 수행하였다. - 반응고주조시 교반에 따라 초정 Si과 미세조직이 미세화되는 현상이 두드러지므로, 효율적이고 반 영구적인 장치 및 시스템개발이 필요한 것으로 해석된다.- 가스분무 및 분무적층합금은 열처리 및 성형조건을 변화하여 고온에서의 성형가공성을 조사하였으며, 고상과 액상이 공존하는 2상영역에서의 성형법인 반응고단조(Thixoforging) 실험의 기초를 마련하였다.- 수평연속주조장치의 제작 및 급냉이 가능한 냉각조건연구에 의해 고규소 합금선재의 제조공정을 확립하였으며, 제조공정조건별 합금의 미세조직 및 특성변화를 규명하였다.
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- 2000-04-11
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-금속섬유는 도전성 플라스틱의 충진제, 복합재료 제조용 기본 소재 등 여러 가지 기능성 재료 생산에 사용되고 있다. 현재 금속 섬유 제조기술로는 다발 신선법(bundle drawing), 진동 절삭법(chatter machining), 회전수중 용탕방사법(in-rotating water melt spinning) 등이 있는데 제조 가능한 섬유 직경, 생산성, 공정 비용 등에서 각각 장단점을 갖고 있다. 본 군산 대학교 재료공학과에서 개발한 금속 섬유제조 기술은 이들 기존의 방법과는 원리부터 전혀 다른 독창적인 기술로 금속 분말을 물에 쉽게 용해되는 염(salt) 분말을 혼합하여 압출한 후 압출재에서 염을 물에 용해, 제거함으로 금속 섬유를 제조하는 방법이다. '분말압출을 이용한 금속 섬유 제조 기술'로 명명되어진 이 기술은 금속 분말의 크기와 압출비를 조절하여 용이하게 섬유의 직경을 조절할수 있다는 것과 1 m이하의 미세 직경을 갖는 금속 섬유도 제조가 가능하다는 장점을 갖고 있다 현재 이 방법을 이용해 각종 Al 합금, Ag합금, 일부 Cu계 합금을 섬유로 제조하고 있다.
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- 2000-04-11
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형상기억합금을 강화재로 사용하면 형상기억효과에 의하여 금속기지내에 압축잔류응력을 발생시켜 복합재료의 인장성질을 향상시킨다. 본 연구에서는 Al/TiNi 형상기억복합재료를 용탕단조법으로 제조하였다. 양호한 복합재료의 제조를 위한 최적의 주조 조건을 구하였으며 최적의 조건에서 제조된 Al/TiNi는 주조결함이 관찰되지 않는 양호한 미세조직을 나타내었고 기지/강화재의 계면접합성도 우수하였다. Al 기지내에 압축잔류응력을 유도하는 prestrain의 양과 TiNi의 형상회복력은 TiNi 와이어의 온도에 따른 인장시험에서 구하였으며 복합재료의 인장시험은 Af(austenite finish temperature)온도 이상에서 행하였다. 인장시험 결과, Al 기지내 TiNi에 의한 섬유강화와 TiNi의 형상회복력에 의한 압축잔류응력 효과에 의한 복합재료의 강도 증가가 확인되었다. 또한 기지와 강화재의 계면적의 크기에 따라, 즉 강화재의 직경에 따라 복합재료의 강도증가의 정도가 달라졌다.
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- 2000-04-11
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원심주조법(CFC)을 이용한 열간압연 사상전단용 HSS ROLL을 성공적으로 개발하였다.이 ROLL은 MC 탄화물을 형성할 수 있는 V이 다량(3∼8%) 함유되어 있고, 기타 Mo, W이 다량 첨가되어, 총탄화물량이 15∼20%정도이고, 내마모성이 기존의 Hi-Cr Iron Roll에 비해 3배이상이다. 이러한 HSS Roll의 시제품을 생산하여 현재 포항제철소에서 실기 TEST중에 있다. 또한 이러한 HSS Roll 제조과정의 용탕 유동 및 응고해석을 할 수 있는 Software의 Code 개발이 완료되었으며, 이러한 HSS Roll이 사용될 때 Roll에 부가되는 응력을 해석할 수 있는 S/W의 Code가 개발되어 HSS Roll 제조 및 사용의 모사실험이 가능하도록 하였다. CCC공정개발분야에서는, Pilot plant 규모의 장비를 자체설계, 제작하여 길이 4,000mm, 지름 500mm, 용해설비 400kg까지의 Roll 및 Roller를 제조할 수 있는 장비로서, 주조속도 10∼100mm/min까지 가능하다. 또한 외국의 Sample을 확보,분석한 결과 Shell-Core의 접합기구가 확산접합임을 규명하였으며, Sample의 합금계의 응고특성은 액상선온도 1380℃, 고상성온도 1200℃ 부근으로 확인되었다. 이러한 Table Roller 응고 제작용 CCC장비 제작 및 합금 특성을 조사 완료하였다.
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항공기용 마그네슘부품소재는 높은 안정성과 신뢰성확보를 요구하므로 제품내부에 주조결함이 없어야 한다. Mg-Al-Zn 계 합금인 AZ91합금과 Zn, Zr 등을 함유한 ZK계 합금을 fluxless 법에 의한 용해, 주조로 산화방지, 산화개재물 제어기술 등을 확립하고 마그네슘합금의 내식성 을 향상시키기 위하여 고순도합금의 용해법, 개량처리와 Zr첨가에 의한 입자미세화기술을 확립 하였다. Mg-Al-Zn 합금에서 fluxless 용해법으로 제조한 소재의 염소성분 및 Fe, Si, Cu 등의 불순 물양은 flux 용해법으로 제조한 합금보다 매우 적었고 fluxless 용해법으로 제조한 합금의 수소함 량은 flux 용해법보다 적게 함유하므로 매우 효과적이었다. ZK 합금에서 Zr을 첨가한 다음 He 가스를 용탕에 주입시키는 것이 용탕내 개재물 제거에 매우 효과적이었다. 또한 AZ91합금에서 Sr원소를 첨가하면 고온강도 및 내식성이 향상되었고 AZ91 합금에서 T6처리가 T4처리보다 내식성이 우수하였다. 헬리곱터용 oil filter housing 시제품 제작결과 산화물 혼입문제를 제외한 모든 특성은 Spec.을 만족하고 있다. 이러한 마그네슘합금의 기술개발 확립으로 정부가 추진하고 있는 KFP사업과 중형 항공기부품소재개발에 크게 기대되며 또한 자동차경량화 및 전자부품 등에도 활용성이 매우 크다.
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- 2000-04-11
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- D printing 기술은 복잡한 형상의 금형 제작 혹은 부위별로 상이한 기능성을 갖는 소재의 부품제조 등을 용이하게 할 수 있는 장치이다. 장치의 기본 개념은 ink jet printing과 유사하다. 3-D printer는 상하(z방향)로 이동시킬 수 있는 분말도포용 bed와 평면(x-y방향)으로 이동하는 응집제 분사용 노즐로 구성된 장치를 컴퓨터로 제어하는 시스템으로 구성되어 있다. 이와 같은 시스템을 이용하여 얇은 분말층을 bed에 도포한 후 원하는 형상에 따라 응집제를 분사시키는 공정을 반복하여 최종의 성형체를 제조할 수 있다. 3-D printing 기술은 분말 형태의 재료라면 금속, 세라믹, 고분자재료 등에 관계없이 복잡한 형상의 성형체를 용이하게 제조할 수 있다. 따라서 분말야금을 이용하는 다품종 소량생산에 매우 적합한 급속조형 기술이라 하겠다.
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- 2000-04-11
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1) 연구배경 쾌적한 환경을 요구하는 최근에는 소음·진동의 저감, 대기환경의 정화 및 전자파 차폐 등이 크게 요구되고 있다.일반적으로 사용되는 흡음재는 석면, glass wool 등 무기섬유와 발포우레탄, 발포스티로플 등 유기 고분자계, 발포 glas, 발포 콘크리트 등이 있는데, 내구성이 떨어지고, 화재시 유독가스 발생하거나, 분진등에 의한 환경공해등을 일으키거나,방음특성이 떨어지는 문제점이 있어, 최근 내구성과 방음성이 우수하면서 불연재인 소재가 요구되고 있다.Al발포재는 종래의 종이, polyester에 비해 강도, 내식, 내열성 우수하고,특히 전자파차폐,폐기물 재활용이 가능하여 환경보호 적인 점에서 큰 장점이 있다. 주조용 발포 알루미늄재 의제조는 수소화물로 열분해과정에서 발생된 기포를 이용하여 다공질 금속을 발포후,주조하여 생산공정 이 간편하고 가격이 저렴한 흡음재를 제조한다. 2) 연구내용 및 방법 알루미늄 합금을 용해한 후 용탕 증점재를 혼합하여 교반시켜 용탕에 적당한 점성을 부여하고, 발포제를 투입하여 발포시켜 응고, 냉각시킨후, 절단,가공,접합,조립한다. 3) 결과 및 응용 특징. 1. 초경량 : 비중이 0.2∼0.3 철의 1/3. 2. 흡음성 : 다공성 구조체로 광범위한 주파수에서 흡음 특성 3. 방음(차음)성 : 방음성 우수, 차음효과 증대가능. 4. 전자파차폐 : 10mm으로 100dB이상의 전자파차폐. 5. 가공성 : 절단, 절곡, 접착등이 가능. 6. 불연성 : 900℃이상의 순간고온에서도 형태 유지. 7. 재활용성 : 폐자재를 100% 재활용할 수 있다. 8. 열전도성 : 다공체로 방열 효과 우수.
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- 2000-04-11
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-수평연속 주조공정은 대단면적의 주철이나 상용 Al합금 및 일부 Cu계 합금의 제조에 제한적으로 적용되고 있슴.-특히 소단면적 선재나 판재를 연속주조함으로써 높은 냉각속도에 의해 미세조직의 제어가 용이한 것으로 알려진 Al-Si합금의 주조법은 수평연속주조공정을 개발한 Shotic사에서 관련기술의 판매나 공개를 제한하는 기술이기 때문에 Al-Si합금 수평연속주조기술은 전혀 파급되지 않고 있슴.공정조성이 12.5% Si인 Al-Si합금은 과공정조성의 경우 조직내에 분포하는 경질의 초정Si 입자로 인해 우수한 내마멸성과 높은 비강도를 나타낼 뿐 아니라 Si함량의 증가에 따라 열팽창계수가 감소하는 주철의 열팽창계수에 접근하기 때문에 철계재료를 대체하여 자동차를 경량화시킬 수 있는 가장 유망한 재료임.
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- 2000-04-11
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Al-Fe계 고온용 Al 자체 개발합금인 Al-Fe-V-Si-Ti, Al-Fe-V-Si-Ti-W, Al-Fe- V-Si-W 세 합금 모두 기존 고온 Al 합금중 가장 물성이 우수한 Al8009 합금보다 상온 및 고온 기계적 성질이 우수하다. 특히 세 합금중 Al-Fe-V-Si-Ti-W 합금이 가장 우수한 상온 및 고온 기계적 성질을 보였으며, Al8009 합금보다는 약 100MPa 정도가 향상된 상온 인장강도를 나타내었다. 개발 합금의 미세조직을 관찰한 결과 미세한 Al12(Fe,V)3Si 분상상이 조직내에 균일하게 분포하여 강화상으로 작용하였으며, Al-Fe-V-Si-Ti-W 합금의 경우 분산상의 크기가 세 합금 중 가장 미세하여 우수한 기계적 성질을 보였다. 또한 고온 노출후 Al-Fe-V-Si-Ti-W 합금의 분산상의 조대화 정도가 가장 낮아 이 합금의 고온 물성이 가장 뛰어났다. 따라서 합금원소 Ti 첨가로 인한 분산상의 미세화와 W에 의한 분산상의 열적 안정성의 향상으로 인하여 Al-Fe-V-Si-Ti-W 합금의 상온 및 고온 물성이 뛰어난 것으로 분석되었다. 아울러 기존의 고온용 알루미늄 합금의 제조시 급냉응고를 이용한 경우 as-cast 미세조직 중에서 미세한 Zone A의 미세조직을 갖는 재료를 압출 등의 2차 성형공정을 거치는 것이 우수한 물성을 얻기 위한 방법으로 제시되었으나, 본 연구결과 오히려 zone A 미세조직의 재료보다는 zone A + zone B 미세조직을 갖는 재료를 이용하여 2차 성형하였을 경우 보다 우수한 물성을 보이고 있어, 고온용 알루미늄 합금계에서는 가장 우수한 물성을 보이는 특정한 분말 크기 혹은 리본의 두께가 있음을 알 수 있었다. 또한, 본연구에서 개발된 Al-Si계 합금인 Al-Si-Fe-Ti와 Al-Si-Fe-V 합금은 미세한 Si입자와 δ상(AlFeSi 화합물)이 미세조직내에 균일하게 분포하여 내마모성을 향상시켰으며 Ti이 첨가된 합금의 경우는 ceramic이 첨가된 Showa 제품과 같은 정도의 우수한 내마모성을 보였다.
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- 한국생산기술연구원
- 등록일
- 2000-04-11
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재료 > 기타 금속재료
무전해 도금은 전기를 이용하지 않고 용액 중에서 환원제에 의한 금속의 환원을 도금을 하려고 하는 기지 상에서 일어나게 함으로써 도금을 하는 기술이다. 무전해도금은 전기가 필요 없으며, 부도체 위에 도금이 가능하고, 전류밀도의 영향이 없으므로 균일한 두께의 도금 층을 얻을 수 있으며 복잡한 형상의 도금이 가능한 장점이 있다. 은은 가장 전도도가 높은 금속이므로 은을 저렴한 기지 상에 도금시 높은 전도도의 재료를 경제적으로 얻을 수 있다. 본 연구에서는 전기적 접촉이 어려운 텅스텐 분말상에 무전해 은도금을 실시하였다. 무전해 도금 방법은 텅스텐 분말 기지 상에 환원제를 흡착시킨 후 억제제가 첨가된 은도금액을 서서히 접촉시키어 표면에 고른 은도금 층을 얻었다. 조직사진 관찰과 중량분석법을 통하여 용액중의 모든 은이 텅스텐 표면에 도금되었음을 알 수 있었다.
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- 한국생산기술연구원
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- 2000-04-11
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재료 > 기타 금속재료
급냉응고 7××× Al 합금 개발 천이금속을 첨가한 7090 알루미늄 합금을 atomize 법과 single roll 법을 조합한 급냉응고법에 의해 splat flake 를 제조하였다. 그리고 이들 flake를 냉간 압축 → 탈가스 → 열간압율(수축율 25:1) 를 통해 P/M)Powder Metallurgy) 재로 만들었다. 급냉된 splat flake 은 초정과 공정화합물의 셀상조직(cellularstructure)들이었다. 이들 공정화합들이 flake 와 P/M 재 에 미세하게 분포되어 있어 경도를 증가시켰다. 이 합금에서 Mn 은 천이 금속을 첨가한 7090 Al 합금에서 가장 고 강도화에 효율적으로 나타났다. 6 wt% Mn 을 첨가한 P/M 재는 우수한 재료특성을 나타내어 비탄성율, 비강도가 실온부근에서는 Ti 합금보다 높게 나타났다. Ti-Ni/Al 복합재료 개발 본 실험에 사용한 시험편은 직경이 0.3, 0.5. 0.7 mm 인 Ti-50.2at.% Ni을 체적비를 5, 10 및 15Vi 으로하여 80MPa 의 응력하에서 473K 의 온도로 가압 주조하여 제조하였다. 광학현미경으로 미세조직을 관찰하였으며, 계면반응을 SEM-EDS 로 분석하였다. 주방조직보다 형상기억 열처리한 시험편의 grain size 가 작았으며 Vf 이 증가할수록 크기가 감소하였다. 본 실험에 있어서는 형상기억 열처리를 한 경우 Al 이 Al-Ni wire 로으 확산이 있었다. 353K 에서 인장으로 행한 결과 형상기억합금의 회복력에 의한 압축응력이 발생하였으며, Ti-Ni wire 의 직경이 증가할수록 복합재료의 강도 및 연신율이 증가하였다.
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- 한국생산기술연구원
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- 2000-04-11
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일반기술
재료 > 기타 금속재료
-Al 합금 재료는 일반적으로 가볍고, 연질이며, 우수한 가공성 등의 특징이 있어서 넓은 영역에 걸쳐 광범위하게 이용되고 있으며 향후 고도화 시회로의 이행에 의해 각종 민생용 기기나 산업용 기기에 대해 경량재료의 요구가 더욱 높아질 것으로 예상됨에 따라 그 이용의 다변화가 기대된다. 그러나 Al 합금재료는 부품으로 사용되는 경우 강도 및 내마모성이 나빠서 표면이 손상되기 쉬운 단점이 있다. 그래서 이를 보완하기 위해 종래에는 각종 도금법, 경질 Alumite처리, 이온 주입법, 확산침투법 등의 방법을 이용한 표면경화기술이 이용되어 왔다. 그러나 이러한 방법에 의해 형성된 경화층의 경우 두께가 수십㎛ - 수백㎛ 정도의 박막 경화층밖에 형성할 수 없었다. 따라서 고온, 대하중 및 면압하중을 받는 상태에서는 이러한 박막경하층의 경우 강도 및 내마모성이 충분하지 못하므로 경화층이 변형되거나 박리 및 파괴가 일어나는 등의 문제점이 발생한다. 따라서 변형 및 박리 되지 않는 수 mm 두께의 후막경화층의 형성이 요구되고 있으며, 이와 같은 후막 표면경화층을 형성시키기 위한 기술로서 Electron Beam, Laser Beam, Plasma Arc 등의 열원을 이용한 표면용융 복합합금화법의 개발이 절실히 요구되고 있다. 만약 이러한 후막 경화층 형성기술을 이용하여 Al 합금 표면에 강도 및 내마모성, 내열성 등이 우수한 후막 표면경화층을 형성할 수 있다면 Al 합금의 활용 범위는 크게 넓어질 것이다. 따라서 본 연구에서는 plasma transferred arc(PTA) 분체 육성법을 이용하여 Al 합금 재료에 금속 분말 또는 세라믹스 분말을 첨가하여 강도 및 내마모성이 우수한 후막 표면경화층을 형성하였으며, 이러한 후막경화층의 공업적 적용 가능성을 알아보고자 현재 실제 상용 자동차에 쓰이고 있는 자동차 piston top ring groove에 응용하였다. 이러한 후막 표면 경화기술의 개발은 앞으로 신제품의 수명연장, 강도 및 내마모성 향상, 가격절감, 수입대체효과 및 수출향상 등의 측면에서 향후 그 전망이 기대된다.
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- 한국생산기술연구원
- 등록일
- 2000-04-11
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일반기술
재료 > 기타 금속재료
최근 반도체 산업의 급속한 발달로 인하여 단위 면적당 집적되는 트랜지스터의 수가 기하급수적으로 증가됨에 따라 동작중 발생 열에 의한 오동작과 장시간 사용에 의한 신뢰성 저하에 대한 대책이 시급한 상황이다. 이러한 문제를 해결할 수 있는 금속이 텅스텐-구리 합금으로써 이 합금은 세라믹 재질과 열팽창 계수가 비슷하고 방열 능력이 뛰어나 반도체 소자의 열흡수재로서 최적의 금속으로 알려져있다. 또한 텅스텐-구리 합금은 높은 강도를 갖는 텅스텐, 우수한 열 및 전기전도도를 보이는 구리의 특성을 모두 유지하는 최첨단 합금으로써 반도체 방열 재료 이외에도 전기 접점 재료나 고강도 부품, 내부식 재료, 그리고 고압 금속 필터 등에도 응용이 가능한 각광 받는 재료이다. 그러나 텅스텐은 융점이 매우 높고 강도가 높은 반면 구리는 융점이 낮고 강도가 낮아 두 금속을 합성하는 기술은 매우 어려운 기술로 알려져 있다. 본 연구에서는 수소와 아르곤 기체를 이용하는 유동층 환원 장치를 이용하여 머리카락 두께의 백분의 일정도의 미세한 텅스텐 분말에 구리를 균일하게 코팅시키는 유동층 분말 코팅법을 개발하였다. 구리가 균일하게 코팅된 텅스텐 분말을 이용하면 기존의 공정 시간인 수시간에서 1시간 이내로 소결 시간을 대폭 단축함은 물론 소결온도 또한 1300℃ 이상에서 1200℃ 이하로 감소시켜 경제성을 월등히 향상시켰다. 이러한 기술로 얻어진 텅스텐-구리 합금은 그 특성 또한 기존의 방법으로 형성된 합금에 비해 월등히 우수했는데, 전자 주사 현미경을 이용하여 내부조직을 관찰해보면 미세한 텅스텐 분말 사이사이에 구리가 균일하게 침투되어 있고 1200℃에서 10분 이내의 액상 소결만으로도 이론 밀도에 가까운 충진율을 얻을 수 있었으며 높은 충진율로 인해 강도가 높은 우수한 특성을 보이고 있다. (특허등록번호:93-21688)
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- 한국생산기술연구원
- 등록일
- 2000-04-11
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일반기술
재료 > 기타 금속재료
여러 가지의 다양한 공구소재 중 현재 범용으로 가장 널리 사용되고 있는 고속도공구강은 국내제조기술이 선진국 수준에 훨씬 못미처 생산이 제대로 이루어지지 않고, 특히 고급고속도공구강은 전량 수입에 의존하고 있는 실정이다. 본 연구원에서는 지난 2년간의 분말고속도공구강의 연구개발결과를 바탕으로 앞으로의 지속적인 연구개발을 통해 경제규모의 양산기술을 확립하여 지금가지 수입에 의존해 오던 각종 분말고속도공구강제품 및 소재의 수입대체를 목적으로 본 연구를 수행하였으며 그 결과는 다음과 같다. 분말제조에 있어서는 서로 다른 4종류의 가스분사다이를 자체 설계 및 제작하여 시제품분말제조에 의해 그 특성을 평가한 결과 제조된 분말은 적절한 분말제조조건하에서는 기존 수입분말과 동등 혹은 우수한 특성을 가졌다. Hip에 의한 Billet제조분야에 있어서는 Anval 30고속도공구강분말을 이용한 100kg급 중형 빌렛제조공정을 확립하였다. 제조된 HIP빌렛의 열간압연은 가열온도 1100-1150℃ 범위가 적절하였으며 열간압연 및 Swaging에 의해 Endmill용 소재로 최종 φ16.7mm의 봉재를 성공적으로 제조하였다. 봉재의 총격치 및 경도는 ASP30소재와 비슷한 수준을 나타냈으며 시제품봉재로 제작된 Endmill의 절삭내마모성은 ASP30 수입소재로 제작된 Endmill보다 실험실용 빌렛인 경우 우수하였지만 소형빌렛인 경우 다소 열세로 나타났다.
- 보유기관
- 한국생산기술연구원
- 등록일
- 2000-04-11
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일반기술
재료 > 기타 금속재료
-보다 우수한 나노조직의 재료의 개발에 대해서 국내에서도 그 필요성이 인식되어 많은 대학과 연구소 및 기업체들이 활발히 연구를 전개하고 있다. 이에 맞추어서 본 연구에서는 세계적으로 이 분야에서 새롭게 시도되는 재료 합성 프로세스 기술 이라고 할 수 있는 초음속 플라즈마 입자퇴적 에의한 나노조직의 재료합성 프로세스를 세라믹스의 막합성 에 적용하는 프로세스 이다. 노즐팽창을 이용한 나노미립자의 플라즈마합성, 합성된 미립자의 초음속 충격퇴적 이 핵심이 되는 본 프로세스에의해 나노입자생성그대로를 나노 조직의 재료합성으로 가능케하여 실험실단계에서 산업적인 단계로 끌어올릴 수 있는 차세대 방법으로서 기대할 수 있다. 이 방식이 기계적 재료에 적용될 때 한층 진일보된 고강도,고경도,고인성 등 우수한 물성을 갖는 재료를 개발할 수 있을 것으로 기대되며, 기능 재료 (또는 경사 기능재료)에 적용될때 전자적 특성, 자기적특성 및 광학적 특성을 포함한 모든분야에 있어서 기존재료보다 우수한 물성치를 갖는 재료를 개발하는 데에 지대한 도움이 될 것으로 기대된다.
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- 한국생산기술연구원
- 등록일
- 2000-04-11
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일반기술
재료 > 기타 금속재료
가스터빈용 핵심 부품의 주종을 이루고 있는 초내열 합금 부품에 대한 제조기술 확립과 부품의 응용 개발을 통해 현재 낙후된 국내 초내열 합금 관련 기술을 발전시키고 국내 초내열 합금 관련 소재 산업을 활성화 시키기 위해 가스터빈의 효율에 가장 중요한 터빈 블레이드 제조기술 개발과 새로운 초내열 합금의 설계 및 개발을 수행했으며 가스 터빈 부품의 수명 향상 등에 필수적인 코팅기술 등의 개발을 수행했다. 더불어 이러한 합금의 고온 강도를 더욱 늘리기 위해 ODS MA합금 개발 및 이의 응용기술을 개발하기 위한 연구를 수행했으며, 선박 엔진용 초내열 합금의 단조기술 개발 및 용접 특성 연구를 통해 선박 엔진용 밸브 개발을 위한 연구도 병행하여 수행하였다.1. 가스 터빈용 터빈 블레이드 제조기술 개발 1, 2차년도에서 연구한 결과를 분석, 문제점을 보완하고 세라믹 코어 개발, 시제품 제작 및 특성 분석을 통해 중공형 다결정 터빈 블레이드 제조의 최적 공정조건 선정, 2단계 대비 연구 수행2. 초내열 합금 설계 및 개발 새로운 후보합금 설계 및 미량원소 조절법과 각 원소별 회수율 등을 확립하였고 후보 합금들의 고온 기계적 특성조사와 주조성 시험을 수행하였다.3. 가스 터빈용 터빈 부품제조에 필수적인 초청정 내열합금 제조 및 코팅기술개발 코팅의 기구 규명 및 구체적인 작업조건의 확립을 위한 코팅층 분석과 3차원 형태의 시편에 대한 코팅을 위한 자동화 공정 연구 개발 및 이를 이용한 실부품에 대한 코팅 작업 수행4. 초내역 ODS MA 합금 설계 및 응용 INCO사의 Alloy 92에 대한 연구를 통하여 새로운 합금을 개발하였으며 이들 합금에 대한 최적 열처리 공정 연구 및 결정립계 형상비와 초기 압출재의 미세 조직 사이의 관계 연구를 통한 합금 특성 개선5. 초내열 합금 단조품 개발 초내열 합금 및 내열강의 마찰 압접 및 압접부의 기계적 특성 조사와 압접부의 후열처리를 통한 특성 향상 방법 모색
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- 한국생산기술연구원
- 등록일
- 2000-04-11
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일반기술
재료 > 기타 금속재료
최근에 개발된 고성능 가스터빈 및 제트엔진의 터빈 블레이드로 사용되는 중공형 터빈블레이드의 국산화 개발을 위한 제조공정과 소재특성연구를 수행하였으며 그 내용은 다음과 같다.가스터빈의 핵심부품인 터빈블레이드 제조기술 개발에 필요한 요소기술의 국내개발 - Ceramic Core 사출, 성형, 소성 기술 개발 - Ceramic Core 함유 왁스모형 사출, 주조방안, 주형기술 - 진공정밀주조기술개발 및 Ceramic Core 제거, 후처리 기술 개발 초내열합금 특성 연구 - 열처리에 따른 초내열합금 특성개선 - 단결정응고 및 단결정 초내열합금 특성연구 터빈 블레이드 주조시 컴퓨터를 통한 응고 해석 단결정 주조용 Ceramic Mold 개발러시아 초내열합금 기술의 국내 산업에 활용
- 보유기관
- 한국생산기술연구원
- 등록일
- 2000-04-11
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