일반기술

Ti5Si3-Cu계 금속간 화합물의 제조방법

본 발명은 종래의 고온강도용 Ni-기 초합금이 차세대 우주 항공기용 고온 재료로 부적합하다는 문제점을 해결하기 위해 높은 비강도와 용융점, 우수한 고온 재 산화성 물성을 가진 금속간 화합물을 개발하고자 한다.본 발명은 Ti5Si3-Cu계 금속간 화합물 및 그 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게로는, 반응소결 및 유사-열간 정수압 성형에 의해 소결성이 향상된 Ti5Si3-Cu계 금속간 화합물 및 그 제조방법에 관한 것이다.본 발명은 티타늄 실리사이드계 금속간 화합물인 Ti5Si3-Cu의 제조에 있어서, Ti 69.5wt% - 73.2wt%, Si 24.5wt% - 25.8wt% 및 소결첨가제인 Cu 6.0% - 1.0wt%를 조성으로, 1450。C에서 1-7시간 동안 반응소결하여 소결성을 향상시키는 한편, 반응소결 후 250MPa의 압력으로 10분 - 2시간 가압하는 유사-열간 정수압 성형으로 소결밀도를 더욱 향상시킬 뿐만 아니라 반응소결시 잔존하는 기공을 효과적으로 제거하는 것을 특징으로 한다.본 발명의 실시예 및 비교예에 따라 적합한 반응조건이 부여된 반응소결 및 유사-열간 정수압 성형법을 실시하면, 기존의 고강도, 저밀도, 고온 내 산화성 물성을 유지하면서도 소결성이 크게 향상된 차세대 우주항공기용 고온재료로 사용된 가능성이 유력한 Ti5Si3-Cu계 금속간 화합물을 제조할 수 있다.본 발명은 차세대 항공기용 고온재료로서, Ti5Si3-Cu계 금속간 화합물 및 그 제조방법에 관한 것이다. 금속간 화합물 중에서도 티타늄 실리사이드(titanium silicide)계 금속간 화합물인 Ti5Si3는 용융점이 높고(2130。C), 밀도가 낮아서(4.32g/cm3), 높은 비강도를 갖을 뿐만 아니라, 표면의 SiO2 피막으로 인하여 고온 내 산화성이 우수하며, 고온 크리프 저항성이 뛰어나 항공기용 고온 구조재료로서 높이 주목 받고 있다. 이에 본 발명에서는 금속간 화합물인 Ti5Si3의 합성공정 및 합성에 영향을 미치는 제 변수들을 연구한 결과, 반응소결 및 유사-열간 정수압 성형법을 이용하면 기존의 고강도, 저밀도 및 뛰어난 고온 내산화성과 고온 크리프 특성을 유지하면서도 소결성이 월등히 향상된 티타늄 실리사이드계 금속간 화합물인 Ti5Si3-Cu를 제조 및 제조방법의 제공한다.본 발명은 반응소결 및 유사-열간 정수압 성형법을 이용하여 고강도, 저밀도 및 뛰어난 고온 내산화성과 고온 크리프 특성을 유지하면서도 소경성이 월등히 향상된 티타늄 실리사이드계 금속간 화합물인 Ti5Si3-Cu를 제조할 수 있다.종래의 고온 강도용 재료인 Ni-기 초합금은 낮은 사용온도와 높은 밀도의 제약으로 차세대 우주 항공기용 고온재료로 부적합하다는 문제점을 나타낸 반면, 본 발명에서는 높은 비강도와 용융점 우수한 고온 내 산화성 물성을 가진 금속간 화합물을 제조함으로써 차세대 우주 항공산업의 발전에 기여할 수 있다.최근 국내의 한정적인 자원을 효과적으로 사용하여 비용을 절감시키려는 노력이 차세대 재료의 개발로 대두되고 있다. 특히 항공 우주 분야와 같은 첨단 산업 관련분야에서 이와 같은 노력들이 계속 진행되고 있다.현재 항공기용 구조재료 및 엔진의 터빈 부품과 같은 고온 구조용 재료는 그 사용온도가 매우 높기 때문에 높은 고온강도뿐만 아니라 고온 크리프(creep) 특성, 고온 내산화성 및 내마모성 등의 우수한 물성이 필수적으로 요구된다.본 발명에 대한 기업화 효과는 앞으로 국내 산업에 중추적 역할을 할 항공산업에 대한 준비에서 그 의미를 찾을 수 있다. 현재 항공기 엔진의 조립 단계에 머무르고 있는 항공․우주산업이 엔진자체의 설계, 제작단계에 진입할 때, 소재의 중요성, 특히 첨단 소재의 중요성이 대두될 것이며, 본 발명은 그 시점에서 축적된 기반기술로서 나타날 것이다.