Hot Press법에 의한 TiAl-Mn 반응소결체의 제조

초록

최근, 항공우주, 자동차 분야등에 사용되어지는 고온용 재료에 있어 경량화 및 고성능화를 충족시키는 새로운 경량내열재료의 개발이 요구되어지고 있다. TiAl계 금속간화합물은 경량화.고성능화의 요구를 충족시킬수 있는 경량내열재료로서 주목받고 있으나, 낮은 연성과 난가공성이 아직 고온용 구조재료로서 실용화되지 못하고 있는 원인으로 알려져 있다. 따라서, TiAl계 금속간화합물의 실용화를 위해서는 형상부여가 용이하고 미세조직의 정밀제어가 가능한 제조방법의 확립이 필수적이다. 이러한 요구에 부응할 수 있는 반응소결법은 소성가공이 풍부한 Ti과 Al의 원소분말을 혼합한 상태에서 near-net shape로 형성한 후 화합물 반응을 이용하여 TiAl을 합성하는 것으로, 형상부여능이 우수함과 동시에 소결조건의 조정에 의해 조직제어가 가능하다. 본 연구에서는 Ti과 Al-Mn의 혼합체를 압출에 의해 치밀화한 원소분말성형체에 대하여 Hot Press를 이용한 반응소결법으로 TiAl-Mn소결체를 제조하였으며, 인장시험을 통하여 소결체의 기계적 특성을 평가하였다. 본 실험에서는 Ti-(43.5, 45, 47)at.%Al-1.6at.%Mn-(0, 1, 2vol.%)TiB2를 목표조성으로 하여, Ti분말, Al-3.at.%Mn합금분말 및 TiB2분말을 목표조성이 되게끔 측량한 후 V-type Mixer를 이용하여 2시간동안 혼합하였다. 혼합된 분말을 알루미늄캔에 장입하여 723K에서 2시간동안 10-3Torr이하의 조건으로 진공탈가스처리를 행한후 진공상태로 밀봉된 알루미늄캔을 703K에서 20의 압출비로 압출을 행하였다. 얻어진 원소분말성형체(압출재)에 대하여 Hot Press를 이용하여 TiAl-Mn금속간화합물의 제조를 행하였으며, 인장시험을 통하여 소결체의 기계적 특성을 평가하였다. 원소분말성형체에 Hot Press를 이용한 반응소결법을 적용함으로써 건전한 TiAl-Mn금속간화합물소결체의 제조가 가능하였으며, 우수한 기계적 특성을 나타내었다.