W-Ni-Fe 계 고밀도 합금에서 냉간가공과 annealing 이 기계적 성질에 미치는 영향

Abstract

W-Ni-Fe계 고밀도 합금에서 가공경화와 이에 부수한 annealing 효과에 대하여 연구하였다. 본 연구에서의 시편의 조성은 무게비로 90 W -5 Ni - 5 Fe 로 하였고 모든 시편은 일반적인 분말야금 공정을 거쳐 제조되었는데 소결은 수소 분위기와 액상소결이 이루어질수 있는 $1460\,^\circ\!C$에서 30분간 행하여졌다. 제조된 시편들은 다시 냉간압연에 의해 60 \%까지 가공되었다. 냉간가공에 따른 인장강도 (U.T.S.) 는 $94 kg/mm^2$ 에서 50 \% 변형 후에 $143 kg/mm^2$ 로 증가하였다. 한편 텅그스텐 입자의 미세경도는 완만히 증가하였으나 결합상의 미세경도는 초기에 텅그스텐 입자의 미세경도보다 빨리 증가하였다. 그러므로 이 합금의 변형초기에는 결합상이 빨리 가공경화되어 이 합금의 변형형태 (deformation behaviour) 에 영향을 끼칠 것으로 제안되었다. 50\% 냉간가공된 시편들에 대해 $400\,^\circ\!C \sim 1000\,^\circ\!C$ 에서 수소 분위기하에 1시간씩 annealing하여 기계적 성질들을 측정하였다. 인장강도는 annealing하기 전의 $143 kg/mm^2$ 에서 $400\,^\circ\!C$에서 annealing하면 $160 kg/mm^2$로 증가하였다가 그 후 annealing 온도가 높아짐에 따라 감소하기 시작하였다. 연신율은 annealing 온도 $600\,^\circ\!C$ 까지는 거의 변화가 없다가 그 후 증가하기 시작하여 $1000\,^\circ\!C$에서 annealing하면 4\%로 급격히 증가하였다. 텅그스텐 입자의 미세경도는 annealing 온도 $600\,^\circ\!C$ 까지 거의 변화가 없다가 $800\,^\circ\!C$부터 서서히 감소하기 시작하였다. 반면에 결합상의 미세경도는 $400\,^\circ\!C$에서 annealing하면 극대값을 가졌다가 annealing 온도가 높아짐에 따라 감소하기 시작하였다. 이로 미루어 보아 $400\,^\circ\!C$에서의 annealing 후 인장강도가 증가한 것은 결합상에서의 경화현상 때문인 것으로 판단되었다. 이 때의 결합상에서의 경화현상은 석출경화현상으로 판단되었고 냉간가공에 의하여 촉진되었던 것으로 추측되었다. 또 $400\,^\circ\!C$ 이상의 annealing 온도에서 나타난 기계적 성질들의 변화는 주로 결합상의 회복 (recovery) 및 재결정 (recrystallization) 에 의한 효과로 판단되었다.