일반기술

고온등압 압축기술을 이용한 가스터빈 고온부품 수명연장방법

일반적으로, 가스터빈 블레이드는 고온에서 사용하기 때문에 장시간 사용할 때 표면의 결함은 물론 재료내부에 결함이 발생하여 성장하게 되며 미세조직 또한 변태 및 열화된다. 기존에는 이러한 재료내부의 결함과 미세조직을 제거하는 방법으로는 진공열처리를 수행하였으나 이러한 기술로는 γ'상과 미세조직을 조절할 수는 있으나, 재료내부에 형성된 결함은 완전하게 제거할 수 없다는 문제점이 있다.본 기술은 재료내부의 결함을 제거하면서 동시에 결정입계의 형상 제어와 γ' 강화상의 석출을 최적화하기 위해 고온등압압축처리 공정을 개선하고, 후열처리 공정을 함께 적용하는 복합공정을 수행함으로써 가스터빈에 사용되는 고온 부품의 수명을 보다 연장시킬 수 있다.본 기술은 Ni기 초합금을 사용하는 가스터빈 블레이드와 같은 고온 부품의 내부에 존재하는 결함을 제거하고 미세조직을 최적화하여 재료의 고온강도를 크게 향상시키므로서 고온부품의 사용수명을 연장하기 위해서, 고온부품을 진공분위기에서 300℃로 30분 이상 가열하는 진공가열과정과 진공가열과정 후 1200 ±20℃의 온도구간으로 온도를 올리고 100MPa 이상으로 압력을 올리는 승온승압과정과, 국부적 용융이 진행되는 온도(1200℃) 이하에서 주조결합 및 기공 등을 소성 변형시켜 결함을 제거하기 위한 온도구간에서 4시간 이상 항온을 유지하는 항온유지과정 및 항온 유지 후, 냉각속도를 최소화하는 제어냉각단계를 수행한 다음 균일급속냉각단계를 수행하는 2단계의 냉각과정으로 이루어 진다.이와같은 과정으로 이루어진 본 기술은 냉각과정을 2단계로 제어함으로써 톱니형상으로 변형시키고, γ'강화상을 미세하게 분포되도록 조절할 수 있으며, 고온등압압축처리 후 850 ±30℃에서 진공열처리 공정을 추가로 적용함으로써 30'처럼 2차 γ'상이 1차 γ'상 사이에 추가로 석출되어 피로특성을 6배 이상, 고온 크리프 강도는 3배 이상 크게 향상시킬 수 있다.