일반기술

금속원자로 충진된 다공질 입자 또는 나노파이버가 균일 배열된 금속기지 복합재 및 그 제조 방법

본 발명은 다공질 입자 또는 나노파이버의 내부를 금속원자로 충진하고, 이를 균일배열한 금속기지 복합재 및 그 제조 방법에 관한 것으로, 1) 다공질 입자 또는 나노파이버 내부에 금속 원자를 충진하는 단계와 2) 그와 동시에 금속 분말 내부에 상기 방법으로 형성된 각각의 다공질 입자 또는 나노파이버가 균일하게 분산되는 단계로 구성되어 있다. 상기 1)의 기술은 구체적으로, 초기에 비어있는 다공질 입자 또는 나노파이버에 금속 원자가 침투하는 단계; 지속적으로 침투된 금속 원자로 다공질 입자 또는 나노파이버가 충진되는 단계; 다공질 입자 또는 나노파이버에 충진된 금속 원자와 기지의 금속 원자가 금속 결합으로 단단히 결합되는 단계를 통하여 달성될 수 있다. 본 발명에서 명시한 금속기지 재료는 일반적으로 탄성 및 소성변형이 가능한 순금속들뿐만 아니라 이들의 합금을 포함하는 일련의 금속 재료가 포함된다. 본 발명에서 명시한 다공질 입자 또는 나노파이버는 겉보기 밀도가 진밀도의 20% 이하로 금속 원자가 침투할 수 있는 공간을 내부에 포함하고 있음을 특징으로 한다. 상기 2)의 기술은 구체적으로, 다공질 입자 또는 나노파이버가 전술한 공정을 통해 금속 분말의 표면에 일부가 삽입되는 단계; 지속적으로 가해지는 물리적 에너지로 인해 금속 분말이 소성변형을 일으켜 초기에 엉켜있거나 불균질하게 분포되어 있는 다공질 입자 또는 나노파이버가 금속 분말 내부로 완전히 삽입되어 균일하게 분산되는 단계를 통하여 달성 가능하다. 상기 기술들은 단순한 기계적 볼밀링 및 핸드밀링의 단일 공정을 통하여 달성될 수 있으며, 구체적으로 용기 내에 금속 분말과 나노 파이버를 혼합하는 단계; 상기 혼합 분말에 기계적 충격을 가할 수 있는 물질(밀링 media, 금속 분말에 비해 우수한 강성을 지닌 소재로 분말 지름의 20배 이상 크기의 구형이 적합하다)을 혼합하는 단계; 용기에 운동에너지를 가하여 용기 내의 모든 물질을 충돌시키는 단계; 혼합 분말에 충격 에너지와 전단 응력이 동시에 가해져 혼합 분말이 소성 변형을 하는 단계;로 이루어져 있다. 명시한 볼 밀링 및 핸드 밀링법에서 밀링 media의 종류/크기/무게, 밀링 속도, 밀링 용기의 크기 등에 의하여 제어될 수 있다.