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에너지 절약을 위한 운송수단의 경량화가 절실히 요구되는 가운데 (S가 39-1 참조) 고강도/고연성을 갖는 경량합금이 필요하게 되었다. 이에 가장 가벼운 구조용 상용합금인 마그네슘 합금이 주목을 받아왔으며, 특히 AZ91은 적절한 강도를 갖고 있고 마그네슘 합금의 문제점인 내식성의 보완으로 많은 주목을 받아왔다. 그러나, 연성의 부족에 따른 가공성 저하와 낮은 내열성과 낮은 내마모성이 그 사용을 제한하여 왔다. 이는 이 합금의 주 강화상인 Mg17Al12가 매우 취약할 뿐 만 아니라 저융점이라는 특징을 갖고 있기 때문이다. 본 연구에서는 이러한 AZ91 마그네슘 합금의 취약점을 개선을 목적으로 하였으며, 다음과 같은 합금설계 및 제조공정을 개발하였다. 공정변수가 비교적 간단하고 제조원가를 절감할 수 있는 용탕단조법을 사용하여 합금의 주조결함을 제거하고 조직의 미세화를 얻고자 하였으며, 합금설계는 취약한 Mg17Al12상을 줄이고 강하고 열적으로 안정한 Mg2Si상을 첨가하여 강도 및 내열성을 증가시키고자 하였다. 또한 미세원소 첨가에 의해서 Mg2Si상의 형태를 제어하여 강도 및 연성을 증가시키고자 하였다. 본 연구에서는 AZ91합금에 Si를 소량 첨가하고, Al을 줄이면서 여러 합금을 제조하였다. 이 합금들을 용탕단조한 후 인장성질을 평가한 결과, 강도와 연성이 가장 적절한 값을 갖는 합금은 AZ51-Si합금 이었다. 그러나 이 합금에서 Mg2Si상은 chinese script 형태로서 기지와의 계면에서 균열이 쉽게 발생하며 균열성장에 대한 저항성이 적었다. 이러한 형태를 제어하고자 AZ51-Si합금에 Ca, P를 첨가하여 용탕단조한 결과, chinese script 형태를 분산상의 형태로 제어하여, 보다 높은 강도 및 연성을 얻었으며, 이러한 기계적 성질을 AZ91에 비해 우세하였다. 본 연구에서 개발된 합금과 제조방법을 통해 현재 자동차 부품, 항공기 부품, 기타 경량화를 요구하는 제품 등에 사용되고 있는 AZ91합금을 대체하며, 아울러 보다 높은 강도를 요구하여 현재 알루미늄 합금을 사용하고 있는 여러 부품들에 적용할 수 있을 것으로 기대된다.
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- 2000-04-11
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1) 특허합금의 특성연구 분야: 특허합금의 기본적 특성을 평가하는 분야로 4차년도에는 in-situ 피로시험, 전위구조 분석에 의한 변형 특성 규명, 부식특성시험 등을 수행하였다. in-situ 피로시험 결과 Mn을 함유한 특허합금은 변형이 시편 전체에 걸쳐서 균일하게 일어나며 따라서 국부적인 변형 집중이 발생하지 않기 때문에 피로 저항성이 우수하다는 것을 확인할 수 있었다. 전위구조를 TEM으로 관찰하여 분석한 결과, 특허합금의 경우 전위가 분산상과 상호작용하면서 기존의 slip plane에서 새로운 slip plane으로 이동하는 cross-slip이 발생함을 알 수 있었다. 이것으로 특허합금의 특징은 균일한 변형은 전위와 Mn-dispersoid간의 상호작용에 의해 발생하는 cross-slip에 의한 것임을 알 수 있었다. Mn을 함유하지 않는 AIZnMg 합금과 특허합금의 부식피로균열 전파 시험 결과에 의하면 pit으로부터 피로 균열 전파의 정도가 훨씬 더딘 것으로 나타났다. 이는 부식분위기에서도 특허합금의 피로 균열 전파 저항성이 크다는 것을 말해준다. 또한 마모전극 실험결과 특허합금의 부식 저항성과 pitting 저항성이 우수함을 알 수 있었다. 2) 비열처리형 알루미늄 합금 개발: 본 연구과제의 당해년도 주요 연구 성과로서 새로운 압출용 알루미늄 합금의 개발에 대한 연구를 수행하여 합금 발명에 성공하였으며 국내 특허 출원된 상태이다. Al-Mg-Si 계열의 합금에 Mn을 첨가하여 새로운 압출용 알루미늄 합금을 발명하였으며 이들 발명된 합금은 as-extruded 상태에서 상용의 알루미늄 합금에 비하여 40MPa 이상 높은 항복 강도를 나타내었으며 그러면서도 연신율은 비슷하게 나타났다. 새로이 발명된 압출용 알루미늄 합금은 국내 특허 출원 (2 건) 된 상태이다. 국내 특허 출원 번호: 96-15274, 96-47702 3) 대형 압연판재 생산기술 연구 전년도 보다 두께가 더 두꺼운 300W*800L*100T 크기의 slab 생산을 시도하여 수소 함유량이 낮고 폭방향과 두께방향으로의 편석이 거의 없는 거전한 slab을 생산할 수 있었다. 이것은 DC 주소법에 의한 특허합금 생산 기술의 확보를 의미한다. 그리고 특허합금에 대한 가공열처리 연구를 수행하여 비용접용인 Al 7075 합금에 버금가는 인장강도를 얻을 수 있었다.
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플라즈마 침탄법은 CH4/H2/Ar 플라즈마를 이용하여 재료 표면에 탄소를 확산 고용시킨 후 급랭시켜 마르텐사이트 변태나 또는 석출 경화를 통하여 재료의 내부인성을 유지하면서 표면경도를 증가시키고 내마모성과 피로특성을 향상시키는 고부가가치의 기술이다. 이러한 플라즈마 침탄법은 기존의 염욕침탄이나 가스침탄법에 비해 무공해, 에너지 소비량 감축, 난침탄재의 침탄 가능, 입계산화 및 탈탄 방지의 장점 이외에도 침탄 효율이 높아 조업시간이 단축되는 등의 장점을 지니고 있어 독일, 미국, 일본 등의 선진국에서는 그 비중이 급속히 증가하고 있으며, 한 개의 플라즈마 침탄로는 플라즈마 침탄 외에 플라즈마 질화나 일반 진공열처리 공정도 수행할 수 있어 중소 열처리 업계의 다품종 소량 생산에 적합한 기술이다. 본 연구팀에서는 산학 협력으로 국내에서는 전무한 플라즈마 침탄 기술을 개발하여 난침탄재인 AISI 316L 스테인레스강의 표면 경도와 침탄 깊이, 그리고 침탄 균일도를 조절할 수 있는 기술과 장비를 확보하였다. 또한 적절한 급냉장치의 개발에 착수하여 저탄소강의 마르텐사이트 변태에 의한 표면 경화 기술을 개발하고 있다.
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자동차 피스톤용 소재인 AC8A 합금재에 대한 PTA 후막경화부의 특성시험을 실시함. 사용분말은 Cu, Ni, NbC, TiC를 주로 하였으며, 각종의 분말 사용 경우에 대하여 육성용접 작업성, 합금화층의 표면 및 단면 형상, 합금화층의 미세조직 (합금성분조사, 각종 결함, EPMA, TEM 등), 합금화층의 경도분포, 합금화층의 내마모성 등이 종합적으로 조사 비교되었음. 금속 분말을 사용한 경우 Cu 분말의 작업성 및 외관이 우수하였음. 합금화층에서 Cu 농도 30% 영역에서 CuAl2(θ) 상이 형성되어 경도 및 마모성이 우수하였음. Ceramic 분말을 사용한 경우 합금화층의 표면 및 단면형상은 금속분말을 사용한 경우보다 우수하였다. Cu 분말의 경우 경도값이 210∼200Hv, Ni의 경우 150∼180Hv, NbC의 경우 130∼150Hv, TiC의 경우 130∼150Hv 정도를 나타내었음. 마모성 검사에서는 Cu 및 Ceramic 분말을 사용한 경우가 우수한 것으로 나타났음. 이상의 실험결과에서 Cu 및 NbC 분말을 실 피스톤에 응용하는 것이 유리할 것으로 판단되나 고온마모성, 절삭성 등이 실물에서 추가로 검토되어야 함.
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1) 유리와같이 결정구조를 가지지 않는 비정질금속의 실용화 2) 용접 또는 용사 후 비정질로 전이를 유도하는 방법3)기계적 성질 경도 HRC 57~75 동마찰계수 0.03 정마찰계수 0.07 탄성계수 0.95이상마모나 부식으로 페기되는 제품을 재생 일반 금속에 비해 마찰계수(동마찰계수0.03,정마찰계수0.07)가 월등히 적음으로 소음절감 및 에너지 절약효과. 1에가까운 탄성계수를 이용한 골프채해드
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내마모성이 필요한 내식강의 경우 일반적으로 표면 경화열처리를 하면 내식성이 떨어진다. 새로이 개발된 공정은 고온에서 질소가스를 투입하여 만들 므로 내식성도 좋고 또한 내마모성이 뛰어난 내식강을 얻을 수 있다. 이웃 일본에서는 탭핑스쿠류 나 세탁기클러치부품의 내구성 향상에 이용되고 있다. 특히 SUS304 410에 적용시 그 효과가 크다.
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ㅇ절삭가공의 고속화, 고능율화 및 고경도 재료의 절삭가공화에 대한 요구 증대ㅇTiN 등의 경질피막을 공규의 표면에 합성 → 상용화 ㅇ고속절삭시 공구표면의 승온에 따른 파괴가 발생 → TiN 박막의 한계성 ㅇ고경도 및 우수한 내열성의 고경질 피막에 대한 요구 증대 → TiAlN, TiAlCN박막 합성 → 고속 절삭작업 및 공구수명의 향상을 극대화ㅇ고경도:2700∼4000HK (HSS:850HK, WC-Co:1200HK)ㅇ우수한 내열성: 약 800℃까지 안정 ( TiN: 약 600℃) ㅇ초고속 및 무윤활조건에서의 절삭 가공 가능 → 생산성 및 공구 수명 향상 -산업적 적용 분야 ㅇ내마모성, 내열성 경질 박막 ㅇHSS, 초경재질의 endmill, drill 등의 각종 절삭공구 ㅇ열간 단조, 열간 press 등의 각종 열간 금형
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본 고안은 항공기가 착륙할때 바퀴가 외부로 노출되면 바퀴의 휠에 구성된 휀에 의해 항공기가 비행하면서 생기는 바람의 영향으로 바퀴가 회전하게 되는데 바퀴가 노면에서 접촉될때 바퀴의 회전력에 의해 마찰력이 감소되어 바퀴의 마모를 방지하도록 한것임
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● 배경 -.습식 표면처리 산업이 공해유발업종 및 3D 업종으로 문제시 됨 -.세계적으로 지구환경보호를 위해 환경, 무역 규제( Green Round) 실시됨 -.습식 Hard Cr 의 수소 취성 및 국부 결함 → 부식 및 마모 특성 저하됨 ● 대안→PVD CrN 코팅 -.환경오염문제→PVD코팅은 플라즈마를 이용하여 폐수등의 부산물과 후가공이 필요없음 -.습식 Hard Cr 과 PVD CrN 코팅 특성비교 ·고 경도 피막: CrN(2400Hv), 습식 Hard Cr(1100Hv) ·내마모성: 낮은 마찰계수(CrN=0.35, 습식 Hard Cr=0.6) ·내식성: 낮은 부식전류밀도 (CrN=10-6A/cm2, 습식 Hard Cr=10-4A/cm2) ·내산화성: 높은 산화 개시온도(CrN=900℃, 습식 Hard Cr=800℃) ● 연구실 확보기술 -.코팅설계기술: 이온질화+CrN, Cr+CrN, TiN+CrN 등 다기능 코팅설계기술 -.Edge 코팅기술: 부품의 기능부위인 Edge 부의 코팅기술 확보 -.플라즈마 제어 및 진단기술 확보 → 최적 코팅특성 확보
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- 2000-04-11
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- 무인헬기용 복합재료 elevator 및 cowling 제작을 위한 고온용 복합재료 금형이 보완 설계/제작되었고 이금형으로 각각의 제품을 성형개발하였다. Elevator 및 Cowling의 열응력 연구는 NISA II, Display III를 이용하여 해석 되었고 고온용 strain gage를 이용한 240°F까지의 온 도변화의 열변형 시험 결과와 매우 일치하였다. - 복합재료 수평미익 및 수직미익은 FAR23에 의거 수평/수직미익 및 조종면의 순항, 기동비 행, 돌풍조건의 극한 하중 계산하였고 성형/조립성의 향상을 위한 설계검토, 조립의 용이성 및 구조적 성능의 향상을 위한 구조개념 설정하였다. CATIA/NASTRAN/APRTAN을 이용하여 구조해석 실시, 파손강도, 좌굴강도, Bearing 강도 등의 평가되었고 엘리베이터의 Full Scale 정적구조시험을 통한 하중부가방법, 시험지그 설계/제작, 시험방법 등의 연구를 추진하였다. - 항공기용 복합재료 구조물연구에서는 복합재 구조물의 특성연구/개념 설계를 하였고 해석/구조설계는 ARGON & CATIA로 추진하였고 상세설계/성형제작도 하였다. 항공용 prepreg 제조 기술 확립연구는 수지 분석, formulation 배합 기술파악/개발하였고 특히, 저온형과 pot life가 아주긴 prepreg의 설계기술 확립 및 물성파악한 후 carbon/Ep 제작 및 coating 평가하였다. - 항공기용 복합재료 Rudder 개발연구에서는 성형공정에 따른 복합재료 구조물의 물성 비교연 구와 환경변화에 따른 복합재료 구조물의 기계적 특성분석을 하였다. 또한 H/C 샌드위치 구조 물의 Repair연구를 추진하고 Tool 및 Rudder의 시작품 모형제작을 하였다. - 항공기 부품 제작용치공구(tool)소재 분석 및 개발연구에서는 치공구 소재의 평가를 위한 Thermal Cycling 조건의 확립, 치공구 소재의 내구성 평가를 위한 측정 인자의 규명, 치공구 소재의 반응특성 연구 및 Equivalent Cycle Time (ECT)의 개발 등을 추진하였다.
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- 2000-04-11
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본 개발은 기계가공성이 우스한 오스템퍼드 구상흑연주철(Austempered Ductile Cat Iron:ADCI) 로써 종전의 오스템퍼드 구상흑연주철은 탄소강이나 단조강에 비하여 우수한 강인성을 갖고 있지만, 기계가공성이 좋지않아 여러 가지 제품 가공에 문제점이 발생하여 자동차산업 및 다른 산엽에 사용하는데 많은 제약을 받아왔다. 그러나, 이런 가공성이 좋지 않은 재료를 오스템퍼링하기 전에 특수한 열처리로 전 조직(Prior-structure)을 부여하여주는 특수 열처리(special heat-treatment)를 실시하여 준 후 종전과 같은 일반적인 오스템퍼링을 실시하면 가공성이 상기에서 서술한 어떤 합금성분의 구상흑연주철에서도 종래보다 우수한 오스템퍼드 구상흑연주철을 얻을 수 있다. 현재의 자동차 Camshaft, Crankshaft,Pitman, Timming Gear 및 Connecting Rod 등에 현재 사용되고 있는 재료는 탄소강을 단조한 단조강으로 이들을 기계적 성질이 우수한 구상흑연주철로 대체함으로써 경량화는 물론 생산성이 증가되므로 전체적인 제조 원가가 저하될 수 있우나 가공성이 단조강에 못미치므로 단조강으 대체소지로써 그 사용이 이루어지지 않았으며 더욱이 산업화가 되지 못하였다. 그러나 본 개발된 재질은 탄소강보다 기계적인 성질이 우수할 뿐아니라, 특히 지금까지 문제되어 왔던 기계가공성이 단조강보다 우수하여 경쟁력이 있는 자동둁차부품용 대체소재로 가능하다. 또한 강도 및 경도를 유지하면서 내마모성이 우수하므로 중장비 부품소재 및 방위산업용 소재로 사용이 가능하다.
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- 2000-04-11
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재료 > 기타 금속재료
금속재료 성능의 다양화 및 고도화와 생산성 향상 및 에너지 절감에 대한 사회적 욕구가 증대함에 따라 전세계적으로 새로운 제조 공정을 개발하기 위한 연구가 활발하게 진행되고 있다. 그중 가장 주목받고 있는 제조 공정 중의 하나가 금속재료의 주조공정과 열간가공공정을 결합한 반응고 가공공정(semi-solid process)이다. 반응고 가공공정은 합금의 응고시에 고액공존영역에서 강력한 기계적 또는 전자기적 교반을 행하여 일반적인 주조조직에서 관찰되는 수지상 조직 대신에 장미꽃형 또는 구형의 초정입자들이 액상 내에 고르게 분포되는 합금슬러리를 제조한 후 이를 직접 주조하여 제품을 제조하는 레오캐스팅 공정(rheocasting process)과 일단 빌렛 형태로 주조한 후 적당한 크기로 절단한 후 재가열하여 최종제품을 성형하는 틱소캐스팅(thixocasting process)으로 구분된다. 반응고 가공 공정은 교반에 의하여 주조품 내의 거시적/미시적 편석을 감소시켜 기존의 주조품에 비해 우수한 품질의 제품을 제조할 수 있다. 또한, 합금이 부분적으로 응고한 상태에서 조업이 행하여지므로 응고잠열의 방출이 적어 금형에 가해지는 열충격을 감소시켜 금형의 수명을 연장시킬 수 있으며, 응고시 수축량이 적어 복잡한 형상의 제품을 원하는 형상에 근접한 형태로 제조할 수 있는 장점이 있다. 본 연구진에서는 마그네슘합금의 반응고 가공공정을 개발하기 위하여 우선적으로 교반온도, 교반속도, 교반시간 등의 공정변수들의 변화에 따른 미세조직 및 기계적 특성의 변화를 관찰하였으며, 이를 바탕으로 반응고 가공 제품을 제조하는 공정 개발을 위한 연구를 수행하고 있다.
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- 2000-04-11
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일반기술
재료 > 기타 금속재료
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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일반기술
재료 > 기타 금속재료
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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- 2000-04-11
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일반기술
재료 > 기타 금속재료
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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- 한국생산기술연구원
- 등록일
- 2000-04-11
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일반기술
재료 > 기타 금속재료
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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- 한국생산기술연구원
- 등록일
- 2000-04-11
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재료 > 기타 금속재료
-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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- 한국생산기술연구원
- 등록일
- 2000-04-11
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재료 > 기타 금속재료
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.
- 보유기관
- 한국생산기술연구원
- 등록일
- 2000-04-11
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재료 > 기타 금속재료
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.
- 보유기관
- 한국생산기술연구원
- 등록일
- 2000-04-11
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재료 > 기타 금속재료
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.
- 보유기관
- 한국생산기술연구원
- 등록일
- 2000-04-11
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