TiNi/6061Al 지적 복합재료의 미세조직 및 기계적 특성에 미치는 압하율의 영향 Influence of the reduction ratio on microstructures and mechanical properties of TiNi/6061Al smart composites원문보기
TiNi/6061Al 지적 복합재료는 강화재와 기지금속간의 계면 접합성이 우수하며, TiNi의 형상 회복력을 이용하여 기지금속내에 압축 잔류응력을 유발시켜 고온 기계적 특성을 향상시킬 수 있는 특징이 있다. 또 이 성질을 응용하여 내부에 발생하는 결함의 성장을 억제하여 재료의 급작 파괴에 의한 대형 사고를 미연에 방지할 수 있는 기능 등을 가지게 하는 소위 재료의 지능화가 연구되고 있다. 본 연구는 항공기 및 원자력 관련 산업분야의 응용을 주목적으로 재료 스스로 외부환경 변화에 대응할 수 있는 새로운 소재 개발로서 강성이 높고 지적능력을 가진 TiNi형상기억 합금의 선재를 강화재로한 예비성형체를 제작하였으며, 상용의 6061Al을 기지재로 해서 금형주조법(대기, 진공), 열간프레스법을 이용하여 복합재료를 제조하였다. 이때의 TiNi체적분율은 1.6vol%, 2.5vol%, 6.3 vol%이며, 또 ...
TiNi/6061Al 지적 복합재료는 강화재와 기지금속간의 계면 접합성이 우수하며, TiNi의 형상 회복력을 이용하여 기지금속내에 압축 잔류응력을 유발시켜 고온 기계적 특성을 향상시킬 수 있는 특징이 있다. 또 이 성질을 응용하여 내부에 발생하는 결함의 성장을 억제하여 재료의 급작 파괴에 의한 대형 사고를 미연에 방지할 수 있는 기능 등을 가지게 하는 소위 재료의 지능화가 연구되고 있다. 본 연구는 항공기 및 원자력 관련 산업분야의 응용을 주목적으로 재료 스스로 외부환경 변화에 대응할 수 있는 새로운 소재 개발로서 강성이 높고 지적능력을 가진 TiNi형상기억 합금의 선재를 강화재로한 예비성형체를 제작하였으며, 상용의 6061Al을 기지재로 해서 금형주조법(대기, 진공), 열간프레스법을 이용하여 복합재료를 제조하였다. 이때의 TiNi체적분율은 1.6vol%, 2.5vol%, 6.3 vol%이며, 또 압연공정 및 열처리 등을 실시하여 미세조직, 확산층 형성거동 및 인장특성을 광학, SEM, TEM관찰과 EPMA분석 및 인장시험기를 통하여 규명하였다. 1) TiNi는 673K에서 최대 인장강도를 나타내었으며, 기지재의 인공시효 온도인 448K에서는 강화재의 경도, 인장강도에는 큰 변화를 주지 않았다. 2) TiNi의 간격을 2mm로 하여 제조한 TiNi/6061Al 복합재료의 계면 접합상태는 양호하였으며, EPMA 분석 결과 계면에 Mg와 Si이 편석되어 있음을 알 수 있었다. 3) 진공주조법으로 제조된 TiNi/6061Al 복합재료의 경우, 미세조직 관찰결과 기공, 수축공등의 주조결함은 나타나지 않았으며, 또 계면접합도 양호하였다. 4) 압하율이 증가할수록 기지 파단면에 약간의 요철부도 잔존하고 있지만 평탄면이 많아짐을 알 수 있다. 이것으로 보아 기지의 연성 파괴양상보다 취성 파괴양상이 나타남을 알 수 있다. 5) 압하율이 증가할수록 6061Al기지는 압연방향으로 소성유동의 흐름을 나타내었으며,또 TiNi의 단면적이 감소하였다. 압하율 40%에서 TiNi에 미세크랙이 관찰되기 시작하여 50%에서 완전 파단현상이 일어났다. 6)인장강도는 T6처리전 293K에서 TiNi/6061Al 복합재료를 평가한 결과 TiNi의 체적분율이 증가할수록 증가하였으며, 또 363K에서는 예비변형 0%보다 2%가 높게 나타났다. T6 처리후(열처리 후) 293K에서 평가한 결과 체적분율, 예비변형이 증가할수록 증가하였으며, 이것은 열처리 전 보다 높은 값이다. 7) 금형주조법으로 제조된 2.5vol%TiNi/6061Al 복합재료의 경우 인장강도는 압하율이 증가할수록 증가하다가 압하율 38%에서 최대값을 나타내었다. 그러나 그 이상의 압하율에서는 오히려 감소하였으며, 과잉가공으로 인한 TiNi의 파단에 의한 것으로 생각된다. 8)열처리 전에는 1.05㎛의 확산층을 나타내었으나, 시간이 증가함에 따라 계면 확산층의 두께는 비례적으로 증가하여 72hrs에서는 58㎛을 나타내었다. 9) 확산층은 기지와 강화재 성분의 상호확산에 의한 것이며, 시간이 증가할수록 TiNi 강화재 쪽보다 6061Al 기지 쪽으로 더 많이 생성되었다.
TiNi/6061Al 지적 복합재료는 강화재와 기지금속간의 계면 접합성이 우수하며, TiNi의 형상 회복력을 이용하여 기지금속내에 압축 잔류응력을 유발시켜 고온 기계적 특성을 향상시킬 수 있는 특징이 있다. 또 이 성질을 응용하여 내부에 발생하는 결함의 성장을 억제하여 재료의 급작 파괴에 의한 대형 사고를 미연에 방지할 수 있는 기능 등을 가지게 하는 소위 재료의 지능화가 연구되고 있다. 본 연구는 항공기 및 원자력 관련 산업분야의 응용을 주목적으로 재료 스스로 외부환경 변화에 대응할 수 있는 새로운 소재 개발로서 강성이 높고 지적능력을 가진 TiNi형상기억 합금의 선재를 강화재로한 예비성형체를 제작하였으며, 상용의 6061Al을 기지재로 해서 금형주조법(대기, 진공), 열간프레스법을 이용하여 복합재료를 제조하였다. 이때의 TiNi체적분율은 1.6vol%, 2.5vol%, 6.3 vol%이며, 또 압연공정 및 열처리 등을 실시하여 미세조직, 확산층 형성거동 및 인장특성을 광학, SEM, TEM관찰과 EPMA분석 및 인장시험기를 통하여 규명하였다. 1) TiNi는 673K에서 최대 인장강도를 나타내었으며, 기지재의 인공시효 온도인 448K에서는 강화재의 경도, 인장강도에는 큰 변화를 주지 않았다. 2) TiNi의 간격을 2mm로 하여 제조한 TiNi/6061Al 복합재료의 계면 접합상태는 양호하였으며, EPMA 분석 결과 계면에 Mg와 Si이 편석되어 있음을 알 수 있었다. 3) 진공주조법으로 제조된 TiNi/6061Al 복합재료의 경우, 미세조직 관찰결과 기공, 수축공등의 주조결함은 나타나지 않았으며, 또 계면접합도 양호하였다. 4) 압하율이 증가할수록 기지 파단면에 약간의 요철부도 잔존하고 있지만 평탄면이 많아짐을 알 수 있다. 이것으로 보아 기지의 연성 파괴양상보다 취성 파괴양상이 나타남을 알 수 있다. 5) 압하율이 증가할수록 6061Al기지는 압연방향으로 소성유동의 흐름을 나타내었으며,또 TiNi의 단면적이 감소하였다. 압하율 40%에서 TiNi에 미세크랙이 관찰되기 시작하여 50%에서 완전 파단현상이 일어났다. 6)인장강도는 T6처리전 293K에서 TiNi/6061Al 복합재료를 평가한 결과 TiNi의 체적분율이 증가할수록 증가하였으며, 또 363K에서는 예비변형 0%보다 2%가 높게 나타났다. T6 처리후(열처리 후) 293K에서 평가한 결과 체적분율, 예비변형이 증가할수록 증가하였으며, 이것은 열처리 전 보다 높은 값이다. 7) 금형주조법으로 제조된 2.5vol%TiNi/6061Al 복합재료의 경우 인장강도는 압하율이 증가할수록 증가하다가 압하율 38%에서 최대값을 나타내었다. 그러나 그 이상의 압하율에서는 오히려 감소하였으며, 과잉가공으로 인한 TiNi의 파단에 의한 것으로 생각된다. 8)열처리 전에는 1.05㎛의 확산층을 나타내었으나, 시간이 증가함에 따라 계면 확산층의 두께는 비례적으로 증가하여 72hrs에서는 58㎛을 나타내었다. 9) 확산층은 기지와 강화재 성분의 상호확산에 의한 것이며, 시간이 증가할수록 TiNi 강화재 쪽보다 6061Al 기지 쪽으로 더 많이 생성되었다.
TiNi/6061Al composites were fabricated by permanent mold casting(air, vacuum), and hot pressing. Microstructures and tensile properties through heat treatment and rolling processes were also investigated by OM, SEM, EPMA, TEM. The conclusions of this study are as follows: 1. TiNi wire heat treated a...
TiNi/6061Al composites were fabricated by permanent mold casting(air, vacuum), and hot pressing. Microstructures and tensile properties through heat treatment and rolling processes were also investigated by OM, SEM, EPMA, TEM. The conclusions of this study are as follows: 1. TiNi wire heat treated at 673 K showed maximum tensile strength and there was no change of tensile strength and hardness at 448K. 2. In the case of TiNi wire with 2mm interval in preform, the interfacial bonding of fabricated composites was good. As a result of EPMA analysis, Mg and Si were segregated in interfacial region. 3. TiNi/6061Al composites fabricated by vacuum casting showed no evidence of Casting defect such as void and shrinkage by microstructure observation. The interfacial bonding between fiber and matrix was good. 4. As reduction ratio increased, fracture mode of TiNi/6061Al composites switched from ductile to brittle indicating flattened surface of the matrix. 5. As reduction ratio increased, 6061Al matrix appeared to have plastic deformation flow in the rolling direction and cross-sectional area of TiNi fiber decreased. When reduction ratio reached 40%, micro cracks in fiber started to form, and complete rupture occurred with a 50% reduction ratio. 6. The tensile strength without T6 treatment at 293K increased with the volume fraction of TiNi fiber. The value of tensile strength in composites with 2% pre-strain was higher, compared with 0% pre-strained composites. The tensile strength of the composite with T6 treatment at 293K was found to increase with the amount of pre-strain and the volume fraction of TiNi fiber. 7. The tensile strength of 2.5vol% TiNi/6061Al composites fabricated by permanent mold increased as the reduction ratio increased. It also showed a maximum value with 38% reduction ratio and then decreased due to TiNi fiber rupture by excess working. 8. The thickness of diffusion layer of composites before heat treatment was 1.05㎛, and it increased proportionally according to heat treatment time, and it reached 58㎛ in 72hrs. 9. The layer was formed by the mutual diffusion of TiNi and Al. The diffusion rate from TiNi fiber to Al matrix was faster than that of reverse diffusion path with heat treatment time.
TiNi/6061Al composites were fabricated by permanent mold casting(air, vacuum), and hot pressing. Microstructures and tensile properties through heat treatment and rolling processes were also investigated by OM, SEM, EPMA, TEM. The conclusions of this study are as follows: 1. TiNi wire heat treated at 673 K showed maximum tensile strength and there was no change of tensile strength and hardness at 448K. 2. In the case of TiNi wire with 2mm interval in preform, the interfacial bonding of fabricated composites was good. As a result of EPMA analysis, Mg and Si were segregated in interfacial region. 3. TiNi/6061Al composites fabricated by vacuum casting showed no evidence of Casting defect such as void and shrinkage by microstructure observation. The interfacial bonding between fiber and matrix was good. 4. As reduction ratio increased, fracture mode of TiNi/6061Al composites switched from ductile to brittle indicating flattened surface of the matrix. 5. As reduction ratio increased, 6061Al matrix appeared to have plastic deformation flow in the rolling direction and cross-sectional area of TiNi fiber decreased. When reduction ratio reached 40%, micro cracks in fiber started to form, and complete rupture occurred with a 50% reduction ratio. 6. The tensile strength without T6 treatment at 293K increased with the volume fraction of TiNi fiber. The value of tensile strength in composites with 2% pre-strain was higher, compared with 0% pre-strained composites. The tensile strength of the composite with T6 treatment at 293K was found to increase with the amount of pre-strain and the volume fraction of TiNi fiber. 7. The tensile strength of 2.5vol% TiNi/6061Al composites fabricated by permanent mold increased as the reduction ratio increased. It also showed a maximum value with 38% reduction ratio and then decreased due to TiNi fiber rupture by excess working. 8. The thickness of diffusion layer of composites before heat treatment was 1.05㎛, and it increased proportionally according to heat treatment time, and it reached 58㎛ in 72hrs. 9. The layer was formed by the mutual diffusion of TiNi and Al. The diffusion rate from TiNi fiber to Al matrix was faster than that of reverse diffusion path with heat treatment time.
AI-Helper
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.