레이저 적층 제조로 단결정형 IN738 합금 제작

Bulk single-crystal-like IN738 alloy fabricated using laser powder bed fusion by controlling the thermal flow

Xiangyu Li, Yufan Zhao, Yiqi Peng 외 5인·Materials Research Letters·발표 2025.09· 55 인용

최근 1년 55회 인용· 떠오르는 연구

한국어 핵심 요약

본 연구는 레이저 분말 베드 융합(LPBF) 기술을 활용하여 균열 없는 벌크 초합금 시편을 성공적으로 제작했으며, 주로 {001} <100> 방향의 단결정형 조직을 가집니다. 레이저 변조를 통해 빌드 방향을 따라 고액 계면에서 균일한 온도 구배를 형성했습니다. 용융 흐름 속도를 줄이고 용융 풀의 안정성을 높여 불순 결정립의 형성을 억제했습니다. 또한, 층간 직교 스캐닝 방식을 적용하여 수평면에서의 측면 열 흐름이 [100] 및 [010] 결정 방향과 평행하도록 제어함으로써 고각 결정립계의 발생을 효과적으로 억제했습니다. 이러한 방법을 통해 LPBF로 제작된 IN738 합금 중 현재까지 가장 큰 단결정형 시편을 구현할 수 있었습니다. 이는 초합금 부품의 성능 향상에 기여할 수 있는 중요한 진전입니다.

섹션 미리보기

연구 배경

초합금은 고온 환경에서 우수한 기계적 특성을 보여 다양한 산업 분야에 활용됩니다. 하지만 기존 레이저 분말 베드 융합(LPBF) 방식으로는 단결정형 초합금 대형 시편 제작이 어려웠습니다.

핵심 발견

레이저 변조와 층간 직교 스캐닝을 통해 열 흐름을 정밀하게 제어하여 불순 결정립과 고각 결정립계 형성을 억제했습니다. 그 결과, LPBF로 제작된 IN738 합금 중 가장 큰 단결정형 시편을 성공적으로 구현했습니다.

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