일방향응고 TiAl-Nb-Si-C 합금의 열적안정성 및 파괴인성

Abstract

금속간화합물 TiAl 합금은 Ni기 초합금을 대체할 유망한 재료로서 주목받고 있다. 그것은 TiAl합금의 높은 비강도, 융점, 고온강도 및 크리프저항성등의 특성 때문이다. 그러나 상온에서의 연성의 부족이 개선되어야할 문제점으로 대두되고 있다. 최근, 이러한 연성을 개선하기 위하여 일방향응고법이 도입되고 있다. 일방향응고를 통해 층상방위를 성장방향과 평행하게 제어한다면 우수한 강도 및 연성을 동시에 얻을 수 있다. 이러한 일방향응고법 중에는 종자결정을 사용한 방법이 가장 유용한 방법이다. 종자결정을 사용한 일방향응고에서 가장 중요한 요구조건은 종자결정의 열적안정성이다. 본인은 TiAl합금의 열적안정성을 개선하기 위하여 Mo-Si 을 복합첨가하였다. 그 결과, 열적안정성을 저하시키는 고온 베타상의 생성억제 및 알파상 증가를 억제함으로써 열적안정성이 효과적으로 개선되었다. 그러나, Si의 첨가량이 고용한도를 초과함으로써 다량의 석출물이 생성되고, Mo첨가로 인해 다량의 B2상의 생성으로 기계적성질이 저하되는 문제점을 나타내었다.이러한 문제점을 개선하기 위하여 Si및 C을 복합첨가하고 Mo대신 Nb을 첨가함으로써 열적안정성 뿐만 아니라 기계적성질의 개선도 가능한 합금계를 개발하였다. 그 결과 일방향응고시 종자결정으로 사용이 가능한 열적안정성 및 상온 연성이 8% 이상으로 매우 우수한 합금을 개발하였다.