ECAP 가공된 순수 지르코늄의 집합조직 분석 및 몬테칼로 방법에 의한 입자성장 모델링

초록

지름과 길이가 각각 10, 70mm인 봉형의 상용 순수 지르코늄(순도 99.2%)을 상온과 고온(350 )에서 교차각과 만곡각이 다른 금형으로 ECAP 하였다. 가공 후에는 10-5torr의 진공 하에서 550 /2시간 열처리하여 완전 재결정 시켰다. TEM을 통한 미세조직 분석 결과 ECAP 가공 전 초기 20㎛ 정도의 결정립은 ECAP 후 250nm 정도로 미세화 되었으며, 가공 횟수가 증가함에 따라 고경각화 되었다. XRD를 통해 (0001), (10-10), (11-20), (10-11) 4개의 극점도를 분석하였다. 집합조직 분석 결과 ECAP 후의 시편 대칭성은 없었으며, ECAP 전 (10-10) fiber 집합조직을 갖던 시편은 교차각 90도(350 )와 135도(상온)인 금형에서 1회 가공한 결과 ECAP 방향을 축으로 45∼55도 기울어진 부분에서 각각 집합조직이 발달하였다. EBSD로부터 얻어진 미세조직 정보(입자크기, 입도분포, 공간분포, 집합조직 등)를 컴퓨터 미세조직에 부여하여 ECAP 변형된 순수 지르코늄의 재결정 이후의 성장 과정을 시뮬레이션 하였다. 시뮬레이션 결과 MCS(시뮬레이션 시간)가 증가함에 따라 결정립은 정상 입자성장 거동을 보였으며, 또한 재결정 집합조직 성분이 강화됨에 따라 입자성장 시 집합조직의 공간분포가 중요한 변수임을 알 수 있었다.