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TiAl 합금은 기존의 초내열합금들에 비하여 높은 비강도 및 고온강도를 지니고 있으며 비교적 양호한 내산화성 및 크리프특성을 나타내어 Ti 기지 합금 및 Ni기 초합금을 대체 할 수 있는 가장 유망한 재료로 주목받고 있다. 그러나 TiAl 합금은 사용온도인 800℃ 부근에서 항복강도가 급격히 감소되고 크리프 특성이 저하되는 문제점을 지니고 있으며, 이를 개선하기 위해서 고온특성이 우수한 층상조직 TiAl 합금의 상온 연성 및 고온 물성을 개선하는 연구가 활발하게 진행되고 있다.
따라서 본 연구에서는 γ­TiAl 합금의 고온 물성을 향상시키기 위해서 β안정화 원소인 Mo를 첨가하고 Al함량의 변화에 따른 미세조직 제어를 고찰하고자 하였으며, 약간의 Si을 첨가하여 Si화합물을 형성 후 전위이동을 억제하여 크리프 저항성을 향상 시키고자 하였다. 또한 TiAl의 내산화성 향상을 위해 주로 제 3원소의 첨가를 통하여 이루어져왔다. 하지만 이러한 제 3원소의 첨가는 재료의 물성에 영향을 미치기 때문에 실제적용에 제약이 따르게 된다. 따라서 본 연구에서는 재료의 물성의 영향을 미치지 않고 내산화성의 향상을 위해 Ti-45Al-5Mo 합금을 이용하여 HACP (Halide Activated ...

TiAl 합금은 기존의 초내열합금들에 비하여 높은 비강도 및 고온강도를 지니고 있으며 비교적 양호한 내산화성 및 크리프특성을 나타내어 Ti 기지 합금 및 Ni기 초합금을 대체 할 수 있는 가장 유망한 재료로 주목받고 있다. 그러나 TiAl 합금은 사용온도인 800℃ 부근에서 항복강도가 급격히 감소되고 크리프 특성이 저하되는 문제점을 지니고 있으며, 이를 개선하기 위해서 고온특성이 우수한 층상조직 TiAl 합금의 상온 연성 및 고온 물성을 개선하는 연구가 활발하게 진행되고 있다.
따라서 본 연구에서는 γ­TiAl 합금의 고온 물성을 향상시키기 위해서 β안정화 원소인 Mo를 첨가하고 Al함량의 변화에 따른 미세조직 제어를 고찰하고자 하였으며, 약간의 Si을 첨가하여 Si화합물을 형성 후 전위이동을 억제하여 크리프 저항성을 향상 시키고자 하였다. 또한 TiAl의 내산화성 향상을 위해 주로 제 3원소의 첨가를 통하여 이루어져왔다. 하지만 이러한 제 3원소의 첨가는 재료의 물성에 영향을 미치기 때문에 실제적용에 제약이 따르게 된다. 따라서 본 연구에서는 재료의 물성의 영향을 미치지 않고 내산화성의 향상을 위해 Ti-45Al-5Mo 합금을 이용하여 HACP (Halide Activated Pack Cementation) 방법을 이용하여 Si 확산코팅을 통해 형성되는 코팅층을 분석하고, 산화실험을 통해 코팅 전, 후의 시험편을 비교하여 내산화성을 평가하였다.
실험결과 Mo를 첨가함으로 인해 기존 TiAl 합금에서 나타나지 않았던 β상이 형성된 것을 확인 할 수 있었다. 이러한 이유는 제3 원소인 Mo를 첨가함으로 인해 β상의 영역을 확장하였기 때문이다. 또한 Al 함량이 증가함에 따라서 β상의 분율이 감소하는 것을 관찰 할 수 있었으며, Al 함량이 45Al(at%)인 경우 widmanstatten 구조를 갖으며, 47Al(at%) 와 50Al(at%) 의 경우에는 약간의 β상과 discontinuous lamellar로 이루어진 조직을 관찰 할 수 있었다. 이를 통하여 β상의 분률 제어와 냉각조건에 따라 미세구조를 변화시킬 수 있음을 확인하였다.
또한 코팅된 Ti-Al-Mo 합금의 내산화성 평가 실험은 Silicide 코팅을 수행한 결과 표면에 각 층은 확산에 의거하여 TiAl3, TiAl2, TiSi4, t2층으로 이루어져 있었으며, 정적산화 테스트를 통하여 900℃, 1000℃온도에서 코팅 전의 시험편은 지속적인 성장을 하는 TiO2 산화물의 영향으로 무게 변화가 발생하였지만 코팅 후의 시험편의 경우 Silicide의 형성과 Al2O3층의 형성으로 무게변화율이 1%미만인 것을 확인하였다.