Ti-Al 원소분말혼합체 및 반응소결체의 기계적 특성

초록

TiAl계 금속간화합물은 경량화와 고성능화에 답할 수 있는 경량내열재료로서 주목받고 있으나, 난가공재로서 성형이 곤란한 점이 아직 고온용 구조재료로서 실용화되지 못하고 있는 원인의 하나로 알려져 있다. 이러한 문제점을 극복할 수 있는 방안의 하나로 최근, 연성이 풍부한 원소분말을 Near-Net-Shpape로 성형한 다음 화합물반응을 이용하여 금속간화합물을 제조하는, 소위 반응소결법이 주목받고 있다. 본 연구에서는 Ti와 Al합금의 혼합체를 압출에 의해 치밀화·형상부여한 원소분말성형체 및 Hot Press를 이용한 반응소결법으로 제조된 TiAl-Mn소결체의 인장시험을 통하여 원소분말혼합체와 소결체의 기계적 특성을 평가하였다.본 실험에서는 Ti-(43.5, 45, 47)at.%Al-1.6at.%Mn-(0, 1, 2vol.%)TiB2를 목표조성으로 하여, Ti분말(입경 150㎛미만), Al-3.6at.%Mn합금분말(입경 150㎛미만)및 TiB2분말(평균입경 1.5㎛)을 목표조성이 되게끔 칭량한 후 V-type Mixer를 이용하여 2시간동안 혼합하였다. 혼합된 분말을 A6063의 알루미늄캔에 장입하여 723K에서 2시간동안 10(-3)Torr이하의 조건으로 진공탈가스처리를 행한 후 진공상태로 밀봉된 알루미늄캔을 703K에서 20의 압출비로 압출을 행하였다. 얻어진 원소분말성형체(압출재)를 RT, 100, 200, 300, 400, 500, 600℃의 온도에서 10(-4)/s의 Strain rate으로 인장시험을 행하였다. 또한, Hot Press를 이용하여 TiAl-Mn금속간화합물의 제조를 행하였으며, 얻어진 소결체의 기계적 특성을 평가하였다. 원소분말성형체(압출재)의 인장시험결과, 600℃에서는 연성이 감소하였다. 또한, 원소분말성형체에 Hot Press를 이용한 반응소결법을 적용함으로써 치밀하고 원하는 조직을 갖는 TiAl-Mn 금속간화합물 소결체의 제조가 가능함이 밝혀졌다.