냉간가공과 베타급냉된 Zr-Sn 합금의 재결정 거동을 미소경도 시험과 미세 조직 관찰 방법에 의해서 조사하였다. 베타급냉 처리된 합금의 재결정은 냉간가공된 합금의 재결정보다 늦게 일어났는데, 이는 냉간 가공에 의해 도입된 축적에너지가 더 높다는 것을 의미한다. 냉간가공재와 베타급냉재의 초기 경도는 동일하지라도 재결정거동은 아주 다르게 나타났다. TEM 조직관찰 결과를 근거로 할 때, 냉간가공재는 subgrain합체에 의해서 재결정이 일어나며 베타급냉재는 응력유기 입계이동에 의해서 재결정이 일어나는 것으로 밝혀졌다.

Zr-0.86Sn 합금이 β→α상변태 특성에 미치는 Fe와 V의 영향을 광학현미경과 투과전자현미경으로 연구하였다. 공냉의 경우에는 V의 첨가량이 증가함에 다라 β→α+β변태온도가 감소하여 미세한 α-lath들의 폭을 더욱 감소시켰으나, Fe의 경우에는 첨가량이 증가함에 다라 오히려 α-lath의 폭이 약간 증가하였다. 수냉의 경우에는 모든 합금에서 martensite 미세구조를 보였다. 수냉한 Zr-0.8Sn, Zr-0.8Sn-0.1Fe, Zr-0.8Sn-0.2Fe, Zr-0.8Sn-0.4Fe, Zr-0.8Sn-0.1V 그리고 Zr-0.8Sn-0.2V 합금에서는 주로 slipped martensite 미세구조가 형성된 반면에 수냉한 Zr-0.8Sn-0.4V 합금에서는 twinned martensite 미세구조가 관찰하였다. 수냉한 Zr-0.8Sn 합금에서 V의 첨가향이 증가함에 따라 slipped martensite에서 twinned martensite 미세구조로의 천이는 M(sub)s 온도의 감소에 기인한 것으로 생각된다.

본 논문에서는 Ti-48.5at%Al-0.96at%Mo 조성을 갖는 γ-TiAl 합금은 항온 단조 및 후속 조직제어 열처리 시 발달하는 집합조직의 변화에 관해 연구하였다. 특히, 동적 재결정 후 조직제어 열처리 온도와 시간의 증가에 따라 발생하는 lamellar volume fraction 과 집합조직 변화에 주목하여 관찰하였다. 동적 재결정 후 집합조직은 ND⊥(302) 선분과, TD⊥(100) 및 이에 비해 상대적으로 다소 약한(111) 성분들이 발달하였으며, 열처리 온도와 시간이 증가함에 따라 lameller volume fraction 은 증가했고 동일한 성분의 집합조직도 점차 강하게 발달함을 알 수 있었다. 하지만 상온인장시험 결과는 lameller volume fraction이 증가할수록 낮은 상온 연신을 보였는데, 이는 준 층상조직을 갖는 γ-TiAl합금의 상온인장특성이 집합조직의 영향보다는 lameller volume fractio과 같은 미세조직 특성에 더욱 강하게 영향을 받기 때문인 것으로 판단된다.

NiAl alloy powders were prepared by mechanical alloying method and bulk specimens were produced using hot isostatic pressing techniques. This study focused on the transformation behavior and properties of Ni-Al mechanically alloyed powders and bulk alloys. Transformation behavior was investigated by differential scanning calorimeter (DSC), XRD and TEM. Particle size distribution and microstructures of mechanically alloyed powders were studied by particle size analyzer and scanning electron microscope (SEM). After 10 hours milling, XRB peak broadening appeared at the alloyed powders with compositions of Ni-36at%Al to 40at%Al. The NiAl and intermetallic compounds were formed after water quenching of solution treated powders and bulk samples at , but the martensite phase was observed after liquid nitrogen quenching of solution treated powders. However, the formation of intermetallic compounds were not restricted by fast quenching into liquid nitrogen. It is considered to be caused by fast diffusion of atoms for the formation of stable (NiAl) phase and due to nano sized grains during quenching. Amounts of martensite phase increased as the composition of aluminium component decreased in the Ni-Al alloy, which resulted in the increasing damping properties.

최근에 고온용 항공기 구조 재료로 Ti, Zr, V, Nb 및 Ta 등의 천이금속을 첨가한 Al 합금계 제조와 특성에 관한 연구가 되어져 왔다. 본 연구에서는 Al-Nb합금에 Zr을 첨가하여 상형성거동을 연구하였다. Al-1.3at.%(Nb+Zr) 합금에서 Nb와 Zr의 원자비를 1:3, 1:1 및 3:1로 하여 기계적합금화하였다. 기계적합금화하는 동안 Al-Nb-Zr의 형태변화와 미세구조를 SEM, XRD 및 TEM으로 관찰하였다. X-선 회절 시험에 의하여 Nb2Al 과 Al3Zr4가 생성됨을 확인하였다. 500˚C에서 1시간동안의 진공열처리에 의하여 Al3Zr, Al3Zr4 등의 금속간화합물을 형성하였다. 30시간동안 기계적 합금화한 분말을 열처리하여 TEM으로 관찰한 결과 100nm 이하의 금속간화합물 입자들을 관찰하였다.

Fe-Ni-Cr 합금의 용융염 부식거동을 650~850˚C 온도범위에서 조사하였다. 용융염 LiCl에서 Cr을 포함하지 않는 KSA(Kaeri Superalloy)-1 합금은 Fe의 내부산화가 발생하고, Cr을 포함한 KSA-4, Incoloy 800H와 KSA-5는 LiCrO2의 치밀한 보호막이 형성되었다. 혼합용융염 LiCl-LiO2O에서 KSA-1은 Fe의 내부산화, KSA-4는 Cr의 내부산화가 발생하였고, Cr 농도가 높은 Incoloy 800H와 KSA-5는 LiCrO2의 다공성 피 이 형성되었다. 혼합용융염 LiCl-Li2O 에서는 Cr 농도의 증가에 따라 부식속도가 증가하였으며, 부식속도는 시간의존선을 8%Cr 이하의 합금에서는 포물선법칙, 8%Cr 이상의 합금에서는 직선법칙을 나타내었다. 이러한 현상은 Li2O에 의한 보호성 산화물 Cr2O3의 염기성 용해기구로 설명할 수 있다.

Zr 합금의 재결정 거동 및 미세조직 변화에 미치는 열처리 온도 및 시간의 영향의 조사하기위하여 순수 Zr과 Zircaloy-4, Zr-0.88n-0.4Nb-0.4Fe-0.2Cu, Zr-1Nb 합금을 냉간가공한 후 400˚C~900˚C에서 각각 30분~5000분 동안 열처리하였다. 열처리 온도에 따른 Zr합금의 경도, 미세조직 및 석출물 특성을 미소경도기, 광학 현미경 및 투과 전자 현미경을 이용하여 조사하였다. 냉간 가공채는 400˚C에서 600˚C 범위에서 재결정이 일어났는 데 합금원소가 증가함에 따라 재결정온도가 상승했고 결정립 성장이 억제되었다. 그리고 합금원소 증가에 따른 경도증가 영향이 재결정 이후에도 지속되었다. 열처리 온도 및 시간에 비례하여 재결정 이후 결정립 크기는 증가한 반면 경도변화는 상대적으로 미미하였다. Fe나 Cu가 Zr에 첨가될 경우 회복중 경도증가가 수반되는데, 이는 회복중 생성과 관련이 있는 것으로 사료된다.

본 연구에서는 고온용 고강도 Al 합금을 제조하기 위해 Al-Cr-Zr 복합금속분말을 attritor에서 300rpm의 회전속도로 20시간 동안 기계적 합금화방법으로 제조한 후 진공 고온 압축성형하였다. Al-Cr-Zr 합금의 미세구조 및 조직관찰은 XRD, TEM 등을 사용하여 분석하였고, 열적 안정성은 열적 노출시간에 따른 미소경도측정을 통하여 조사하였다. 진공 열간 압축성형 되었을 때 MA Al-Cr-Zr 합금의 이론 밀도의 97%에 이르는 조밀화르 f보였으며, 300˚C에서 100시간 열처리 한 경우에는 경도변화가 거의 없었고, 500˚C에서 100시간 열처리한 경우에도 감소가 6% 이내로 우수한 열적 안정성을 나타내었다. 이와 같은 MA Al-Cr-Zr 합금의 우수한 열적 안정성은 기계적 합금화에 의해 Al 기지 내에 미세하고 균일하게 분산된 Cr과 Zr이 고온 성형과 열처리 과정에 의해 Al3Zr, Al13Cr2의 금속간 화합물들의 형성되었으며, 열처리 후의 이 합금의 최종 결정립 크기는 150mm 크기 이하이었다.

본 연구에서는 반응고 Al합금을 얻기 위해서 3상 2극의 전자교반장치를 이용하였으며, 주입온도와 주입전압을 변화시켜 Al합금의 초정입자크기, aspect ratio, 표준편차, 경도 및 공정 Si 입자의 크기 및 형상 변화를 조사하였다. 같은 주입온도에서는 주입전압이 증가함에 따라 aspect ratio, 표준편차 및 초정입자의 크기는 감소되었다. 전자교반식 수평연속주조방법에 의한 Al 합금의 최적제조 조건은 주입전압 220V, 주입온도 680˚C이었으며, 이 조건에서 초정입자의 크기는 54μm이었고, aspect ratio는 1.56이었으며 그 표준편차는 0.4이었다. 그리고 공정 Si의 크기는 0.5μm이었으며 제조된 Al합금의 경도는 72.1 Hv를 나타내었다. 본 연구를 위해 제작된 3상 2극 전자교반장치에 의해서 매우 낮은 aspect ratio 및 표준편자를 갖는 반응고 A356 Al합금을 제조할 수 있었다.

Zr의 β→α 상변태 특성에 미치는 Sn과 Nb 첨가의 영향을 광학현미경과 전자현미경을 이용하여 연구하였다. 공냉한 Zr의 미세구조는 첨가된 합금원소의 종류에 관계없이 모두 미세한 α-lath 폭이 일정하였으나, Nb의 첨가량이 증가할수록 α-lath 폭이 감소하였으며, 이는 Nb 첨가에 따른 β→α+β변태온도의 저하에 기인한 것으로 보인다. Martensitic 변태 특성을 나타낸 수냉의 경우에는 순수한 Zr과 Sn을 첨가한 경우에는 slipped martensite의 특성을 나타낸 반면에, Nb을 첨가한 경우에는 급격한 Ms 온도의 감소에 따라 twinned martensite의 특성을 나타내었다.

Zr합금의 재결정에 미치는 Sn 영향을 조사하기 위해서 Zr-xSn (x=0.5, 0.8, 1.5, 2.0wt.%) 합금을 판재로 제조하여 300˚C-800˚C에서 1시간 동안 열처리하였다. 열처리 온도에 따른 Zr합금의 경도, 미세조직 및 석출물 특성을 미소경도계, 광학 현미경 및 투과 전자 현미경을 이용하여 조사하였다. 냉간가공된 Zr-xSn 합금은 회복, 재결정, 결정립 성장의 전형적인 거동을 나타냈으며, 냉간가공재의 재결정은 500˚C에서 700˚C 범위에서 완료되었다. Sn량이 증가함에 따라서 합금의 재결정온도는 증가하였고 재결정후의 결정립 크기는 감소하였다. 경도 변화는 미세조직 변화와 잘 일치하는 경향을 보였다. 실험 결과로부터 냉간 가공된 Zr합금의 재결정은 아결정립의 합체 및 성장기구에 의해서 일어나는 것으로 평가되었다.

6종류의 조성을 가진 TiAl계 합금, 즉 Ti-(42, 44)Al-2Nb-4V, Ti-(42, 44)Al-4Nb-2V 및 Ti-(42, 44)Al-4Nb-2Cr을 아크용해법으로 제조한 후, 이들의 산화성질을 조사하였다. 700, 800 및 900˚C의 대기 중, 50시간동안의 등온 및 반복 산화실험으로부터, 산화저항은 Ti-(42, 44)Al-2Nb-4V, Ti-(42, 44)Al-4Nb-2V 및 Ti-(42, 44)Al-4Nb-2Cr의 순으로 증가함을 알 수 있었다. 내산화성에서 V은 해로운 원소이고 Cr은 유익한 원소이었다. 산화 중 모든 모재 구성원서는 외부확산하였고 분위기중으로 부터의 산소는 내부확산하는 상호확산이 관찰되었으며, 생성되는 산화물은 최외각 TiO2층, 상부 (TiO2+Al2O3) 혼합층 및 하부 TiO2-잉여층으로 이루어진 3층 산화물구조로 구성되어 있었다.

ZrNbFeCu-xSn 합금을 진공 아크 용해법으로 제조하여 360˚C의 물, 400˚C의 수증기 및 360˚C의 70ppm LiOH 분위기에서 부식실험을 실시하였으며, 시편의 미세구조는 광학현미경, SEM 및 TEM으로 관찰하였다. 360˚C에서 210일까지 부식 실험한 결과 대부분의 합금이 천이 전 영역에서의 부식거동을 보였다. 400˚C 경우, 초기에는 360˚C에서의 부식거동과 비슷한 경향을 보였으나 80일 이후부터는 천이현상이 발생하여 부식속도가 급격히 증가하는 경향을 나타내었는데, Sn량이 많을수록 보다 빠른 시간에 천이현상이 발생했다. LiOH 용액에서는 전반적으로 400˚C에서 보다 더 늦은 시간에 천이현상이 발생했다. 석출물은 Zr(Fe,Cu)2나Zr(Fe,Cu)3로 추정되는 성분을 가지지만, Sn의 증가에 따라 석출물의 조성이나 크기는 거의 변화가 없는 것으로 관찰되었다.