레이저 적층 제조(LAM) 부품의 미세구조와 기계적 특성 조절에는 후속 열처리가 필수적입니다. 본 연구는 선택적 레이저 용융(SLM) 방식으로 제조된 GH3536 니켈 기반 초합금에 980°C에서 1280°C 범위의 온도에서 1시간 동안 열처리했을 때 미세구조 및 석출물 변화를 조사하고, 기계적 특성에 미치는 영향의 근본적인 메커니즘을 탐구했습니다.
980°C에서 1시간 열처리된 시편에서는 Mo가 풍부한 M6C형 탄화물이 결정립계와 수지상 결정 사이에 다수 분포했습니다. 1080°C에서는 결정립계 탄화물 입자가 조대화되었고, 1180°C에서는 탄화물이 기지 조직에 완전히 용해되었습니다. 1080°C 이하에서는 SLM 공정의 특징인 주상정 형태가 유지되었으나, 1180°C에서는 49.7%의 재결정률과 49.8%의 아결정립 비율을 보였습니다.
재결정된 결정립은 다각형 형태를 띠고 평균 종횡비는 2.51이었으며 다수의 어닐링 쌍정을 포함했습니다. 아결정립은 미세구조적 불균일성과 용질 인력 효과에 의해 형성된 것으로 분석됩니다. 1280°C에서는 재결정률이 89.8%로 증가하고 결정립 크기는 직경 40.8 µm로 조대화되었습니다. 결정립 종횡비와 집합조직 강도는 온도에 따라 단조적으로 감소하지 않았습니다.
온도가 증가함에 따라 경도는 SLM 상태의 251.8 ± 13.5 HV에서 176.3 ± 5.5 HV로 점진적으로 감소했습니다. 회복과 재결정의 순차적 발생은 항복 강도의 점진적 감소와 연신율의 증가로 이어졌습니다. 1280°C에서 1시간 열처리된 시편은 연신율이 67.4%로 증가하여 우수한 결정립계 열 안정성과 계면 결합 강도를 나타냈습니다. 본 연구는 역응력, Hall-Petch 관계 및 고용 강화가 항복 강도에 미치는 영향을 심층적으로 논의했습니다.
본 연구는 고장력 구조용 강철의 플럭스 코어드 아크 용접 시 두 가지 초음파 충격 처리(UIT) 전략을 평가했습니다. 첫 번째는 용접 후 표면 처리(top-surface peening)이고, 두 번째는 연속적인 용접 패스 사이에 층간 처리(interlayer peening)를 적용하는 방식입니다.
표면 UIT는 표면 경도를 130% 이상 증가시키고 최대 582 MPa의 압축 잔류 응력을 유도하여 심각한 소성 변형 및 가공 경화 효과를 보였습니다. 반면, 층간 UIT는 평균 미세 경도나 압축 잔류 응력에서 유사한 증가를 보이지 않았습니다.
대신 층간 UIT는 용접 금속 미세 구조를 변형시켜 주상정 영역 사이에 등축정 형성을 촉진했습니다. 이는 UIT에 의해 유도된 변형이 후속 용접 패스에서 주상정 성장을 방해했음을 시사합니다. 또한 층간 UIT는 용접 변형을 크게 줄여, 용접 후 5.5°였던 변형 각도를 1.2° 미만으로 감소시켰습니다. 표면 UIT는 변형 각도를 약 3.5°로 줄였습니다.
이러한 결과는 표면 무결성 및 피로 저항성 강화가 필요한 경우 표면 UIT가 선호될 수 있음을 나타냅니다. 반면, 층간 UIT는 용접 빌드업 과정에서 변형 제어 및 미세 구조 엔지니어링에 이점을 제공합니다.
기존 Al-Si 다이캐스트 합금은 우수한 성형성과 저렴한 비용에도 불구하고 낮은 브레이징성과 부적절한 내식성을 보입니다. 반면, 고압 다이캐스트(HPDC) Al-RE 합금은 자동차 열 관리 시스템의 경량화 및 고성능 소재 요구를 충족시키며 우수한 종합 특성을 나타냅니다. 본 연구는 HPDC Al-RE 합금의 미세구조, 기계적 특성 및 내식성에 대한 브레이징 공정의 영향을 조사했습니다.
제어 분위기 브레이징(CAB) 공정을 통해 합금의 특성 변화를 분석했습니다. 주조 상태에서 층상 구조를 보이던 공정 Al11(La,Ce)3 상은 브레이징 시뮬레이션 후 분산된 구형 입자로 변형되었습니다. 이러한 미세구조 변화는 합금의 기계적 및 부식 거동에 직접적인 영향을 미쳤습니다.
브레이징 처리 후 항복 강도와 인장 강도는 감소했지만, 응력 집중 완화로 인해 연신율은 크게 향상되었습니다. 합금의 내식성은 환경에 따라 달랐습니다. 중성 염수 분무(NSS) 시험에서는 우수한 내식성을 보였으나, 해수 산성화 가속 시험(SWAAT)에서는 구형화된 Al11(La,Ce)3 입자의 우선적인 양극 용해로 인해 심각한 국부적 공식이 발생했습니다.
결론적으로, 브레이징 처리 후 Al-RE 합금은 강도 감소를 감수하고 연성이 크게 향상되었습니다. 중성 염수 환경에서는 우수한 내식성을 보이지만, 산성 환경에서는 구형화된 금속간 화합물의 높은 전기화학적 활성으로 인해 심각한 국부 부식이 발생할 수 있습니다.
본 연구는 선택적 레이저 용융(SLM) 방식으로 제조된 신규 Ti-Ag 합금의 미세구조, 기계적 및 마찰 마모 특성에 대한 후처리 열처리의 영향을 체계적으로 조사했습니다. 기존 문헌의 분말 혼합 방식과 달리, 무전해 Ag 코팅 Ti 분말을 원료로 사용하여 SLM 후 열처리를 통해 Ti 기지 내 Ag 분포를 정밀하게 제어했습니다.
X선 회절 분석 결과, 모든 시편에서 α-Ti 기반 기지 구조가 유지되었으며, 열처리 후에는 산화물 상이 형성됨을 확인했습니다. 수냉 및 시효 처리된 시편(HT-3)은 미처리 SLM 시편 대비 68.8% 증가한 508.9 ± 13 HV의 가장 높은 경도를 보였습니다. 이는 Ag-rich 석출물 형성 및 루타일/아나타제 상 안정화에 기인합니다.
인장 시험에서는 SLM 제조 직후 시편이 639.5 MPa로 가장 높은 인장 강도를 나타냈으나, 열처리 시편은 냉각 중 산화 및 미세구조 변화로 인해 강도가 감소했습니다. 15 N 하중 및 100 m 슬라이딩 거리 조건에서 열처리 시편은 마찰 계수가 현저히 낮았으며, 특히 HT-3는 0.48로 22.6% 감소했습니다. HT-3는 또한 가장 낮은 체적 손실을 보여 우수한 내마모성과 안정적인 마찰 거동을 입증했습니다.
이 연구 결과는 SLM Ti-Ag 합금의 맞춤형 기계적 및 마찰 마모 특성 설계를 위한 열처리 전략의 중요성을 강조하며, 생체 재료 및 고성능 부품 분야에서의 잠재적 응용 가능성을 제시합니다.
Mg/Al 복합판재의 굽힘 성형은 적용 분야를 효과적으로 확장할 수 있습니다. 본 연구에서는 압연으로 제조된 Mg/Al 복합판재의 굽힘 성형 성능을 향상시키기 위해 '열처리 + 열간 굽힘' 복합 공정을 적용했습니다. 200°C에서 60분간 유지 후 등온 굽힘을 즉시 수행하는 최적의 공정 경로를 통해 계면 접합 능력과 굽힘 성형 성능의 시너지 효과를 얻었습니다.
Mg/Al 복합판재의 제조부터 성형 적용까지 미세구조 변화 및 변형 메커니즘을 체계적으로 분석했습니다. 상온에서 복합판재의 파단은 마그네슘 층에서 균열이 시작되어 중립층에서 방향을 바꾸고 계면을 따라 측면으로 전파된 후 최종적으로 알루미늄 층을 관통하는 단계적 양상을 보였습니다. 마그네슘 층의 변형 메커니즘은 판재 두께에 따라 변화했습니다.
열간 굽힘은 내부 마그네슘 층의 동적 재결정 및 비기저면 슬립 시스템 활성화를 통해 가소성을 향상시킵니다. 굽힘 중 중립층 이동은 마그네슘 층 내 응력 및 변형률의 동적 재분배를 야기합니다. 계면에서의 마그네슘 층 가소성 향상은 계면에서의 층간 협력 변형 메커니즘에 기인합니다. 마그네슘 층은 기저면을 따른 슬립이 지배적이며 원뿔면 슬립 활성화가 동반됩니다. 한편, 알루미늄 층은 전위 증식 및 이동 등을 통해 계면의 협력 변형 능력을 강화합니다.
이러한 연구 결과는 Mg/Al 복합판재의 성형 적용 및 공정 최적화를 위한 이론적 지침을 제공합니다.
