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니켈기 초합금의 고온산화거동과 표면개질에 관한 연구
High temperature oxidation behavior and surface modification of Ni-based superalloys

설경원    (전북대학교 금속공학과  );
  • 초록

    Ni기 초합금은 Co, Cr, Mo, W등의 고용 강화 원소와 AI, Ti, Nb, Ta 등의 $\gamma '$ 석출 강화 원소로 구성되어 있다. 초합금의 기계적 성질과 내산화성을 개선하기 위하여 희토류 원소를 재료 내부에 첨가하거나, 코팅 재료로써 사용하고 있다. 이들 희토류 원소는 $Al_2O_3, Cr_2O_3$ 등의 산화물의 종류에 따라 산화물의 성장 속도와 밀착성에 영향을 미친다. Hf함유 Ni기 초합금 AF115와 $AI_2O_3$ 함유 MA6000초합금 2종을 이온 코터를 이용, Yttrium 표면개질후, 온도 1273K-1473K에서 고온 산화 수 산호 피막의 성장 속도, 결정립, 내부 구조 및 내박리성에 미치는 Yttrium 의 영향을 조사하였다. AF115와 MA6000 초합금에 Yttrium코팅을 한 결과 내부 산화물의 성장에 현저한 변화가 있었다. Yttrium의 표면 개질에 의하여, AF115의 경우는 $AI_2O_3$ 주성분의 입계 집중과 Hf의 우선 산확 억제되고, 삼각 형태의 내부 산화물이 plate형으로 변화되었다. MA6000의 경우 $AI_2O_3$ 주성분의 산화층이 $Cr_2O_3$ 주성분의 외부 산화층과 $AI_2O_3$ 주성분의 내부층으로 변화되었다.


    Ni base superalloys are composed of solid sohltion hardening elements(Co, Cr. Mo. W and so on) and $\gamma '$ precipitation hardening elements(A1, Ti, Nb, Ta and so on). To Improve the mechanical properties and oxidation resistanre of superalloys, rare earth elements(%r, Hf, Y and so on) are added to the inner substrate, or are used as coating materials. Their pffects on the growth rate and adhes~on of oxide are changed according to the kinds of oxides such as $AI_2O_3$ and $Cr_2O_3$ . The effect of yttrium on the oxidation rate, grain size of oxide, internal structure, and crack resistance was investigated for two kinds of Ni-base superalloys. One in AF'115 superalloy containing Hf and the other is MA6000 superalloy containing $Y_2O_3$ . They werr owid~zed at high temperature after yttrium surface modification using ion coater. Yttrium coating on the AF115 and MA6000 superalloys results in a marked change in the growth of the inner oxide. For AF115 superalloy, the degree of gram boundary segregation of $Cr_2O_3$ , and prefer en^ tial oxidation of Hf are decreased, and the shape of inner oxidation layer was changed from triangle to plate type. For MA6000 superalloy, $Cr_2O_3$ oxide scale was transformed as outer oxidation layer of CrZOI and inner oxidation layer of $Cr_2O_3$ .


  • 참고문헌 (30)

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 저자의 다른 논문

  • 설경원 (14)

    1. 1995 "The Determination of Stress Distribution in WC-Ni Cemented Carbide Composites by Neutron Diffraction" 한국재료학회지 = Korean journal of materials research 5 (2): 232~238    
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    3. 1998 "Fe-P-C-B-(AI-Ge)계 비정질합금의 열적 안정성과 등온결정화 거동" 한국재료학회지 = Korean journal of materials research 8 (11): 1026~1030    
    4. 2003 "MR-EMR 복합공정에 의한 탄탈륨분말의 제조시 온도변화에 따른 분말의 특성" 한국분말야금학회지 = Journal of Korean powder metallurgy institute 10 (6): 395~405    
    5. 2004 "MR-EMR 복합공정에 의한 탄탈륨분말의 제조시 과잉첨가 환원제 양에 따른 분말의 특성" 한국분말야금학회지 = Journal of Korean powder metallurgy institute 11 (4): 333~340    
    6. 2004 "석재가공용 다이아몬드 톱의 제조 및 특성" 한국분말야금학회지 = Journal of Korean powder metallurgy institute 11 (5): 412~420    
    7. 2006 "구리 전해도금 시 표면형상과 기계적 특성에 미치는 HEC효과" 한국재료학회지 = Korean journal of materials research 16 (11): 710~714    
    8. 2006 "티타늄 기지을 이용한 구리 전해도금 시 Arabic Gum 첨가제의 영향" 한국재료학회지 = Korean journal of materials research 16 (12): 725~730    
    9. 2007 "정펄스 및 역펄스 방법을 이용하여 구리 전해도금 시 전착층의 표면 형상과 고유저항에 미치는 효과" 한국재료학회지 = Korean journal of materials research 17 (1): 56~59    
    10. 2007 "Seed 금속의 종류와 두께에 따른 구리 전착층의 표면형상에 미치는 영향" 한국재료학회지 = Korean journal of materials research 17 (5): 283~288    

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