일반기술

동적 비틀림 시험을 이용한 동일 재료내에서의 단열성 전단밴드 형성정도 평가방법

본 발명은 방위산업, 우주항공산업, 정밀기계산업, 자동차산업 등 전략산업분야에 쓰이고 있는 Ti-6Al-4V 합금에 대해 소정의 동적 비틀림 시험장비(예; 다이나믹 콜스키 바(dynamic Kolsky bar) 시험장비)를 이용해 동적 하중하에서 일어나는 변형 및 파괴거동을 조사하여 재료의 동적 변형 특성에 치명적인 단열성 전단밴드의 형성정도를 평가하는 방법에 관한 것이다. 이를 위한 본 발명은 크리프강도, 파괴인성, 균열전파에 대한 저항성 등이 우수한 위드만스태튼(Widmanstatten) 조직에 대해 콜로니 크기와 α라멜라 스페이싱(lamellar spacing)을 변화시켜 동적 비틀림 시험을 통해 단열성 전단밴드 형성정도를 평가한다. 본 발명에 있어서, 상기 α라멜라 스페이싱과 콜로니 크기와 같은 주요 미세조직학적 인자들을 준정적(quasi-static) 변형거동 뿐만 아니라 동적(dynamic) 변형거동과의 상관관계는 물론 단열성 전단밴드의 형성정도와 연관시켜 분석한다. 또한 단열성 전단밴드 형성을 위한 이론적 임계전단변형 조건을 이용하여 분석결과의 타당성을 뒷받침한다. 본 발명은 서로 다른 미세조직인자를 지닌 동일한 재료에 대해 높은 변형속도를 가했을 때 나타나는 단열성 전단밴드의 형성정도를 동적 비틀림 시험을 통해 간단히 평가할 수 있는 이점을 제공한다. 동적 비틀림 시험을 이용한 동일 재료내에서의 단열성전단밴드 형성정도를 평가하는 방법에 있어서, 서로 다른 미세조직인자를 지닌 동일한 재료에 대해 높은 변형속도의 동적 하중하에서 나타나는 재료의 변형 및 파괴특성에 치명적인 단열성 전단밴드의 형성정도에 대한 데이터를 획득하기 위해 해당 재료 시편을 소정의 동적 비틀림 시험장비를 통해 시험하는 단계; 하기의 전단응력 공식과 임계전단변형 공식을 통해 얻어진 임계전단변형율을 단열성 전단밴드 형성정도에 적용하는 해석 단계; 전단응력( [IMAGE 16] ) 공식; [IMAGE 17] 임계전단변형( [IMAGE 18] ) 공식; [IMAGE 19] ( [IMAGE 20] ; 전단변형, [IMAGE 21] ;전단변형속도, [IMAGE 22] ; 온도, β; 열전환비율, ρ; 밀도, c ; 비열, -∂τ/∂θ; 열적연화율, ∂τ/∂γ; 가공경화율) 상기 동적 비틀림 시험을 통해 얻어진 전단응력-전단변형 곡선과 상기 임계전단변형율을 연계하여 해석하는 단계; 상기 전단응력-전단변형 곡선에서는 단열성 전단밴드 형성의 기준점( d τ=0)으로서 최대전단응력점에서의 전단변형을, 임계전단변형으로 정의하여, 상기 임계전단변형을 단열성 전단밴드의 형성정도를 평가하는 데 적용하는 단계;를 포함하고, 상기 동적 비틀림 시험장비는 다이내믹 콜스키 바(dynamic Kolsky bar) 시험장비인 것을 특징으로 하는 동적 비틀림 시험을 이용한 동일 재료내에서의 단열성전단밴드 형성정도 평가방법.