자동차 산업에서 연비 및 환경규제를 충족시키고 탑승자 안전성을 확보하기 위해서 고강도∙고연성의 강판을 개발하기 위한 노력이 이루어지고 있으며, 최근 TWIP과 TRIP 효과로 우수한 강도∙연성을 보이는 고망간강에 관해서 폭넓은 연구가 진행되고 있다. 일반적으로 고망간강은 볼 밀링 공정 중에 Mn이 완전히 고용되기 어려우며, 소결 중에 고용되지 않은 Mn이 쉽게 산화물을 형성하여 재료의 기계적 특성을 저하시킨다. 본 연구에서는 Mn보다 산소와의 친화도가 높으며, 산화물을 형성하였을 때 우수한 기계적 특성을 가지는 Al과 Si을 첨가하여 이 문제를 해결하고자 하였다. 첫째, 소결 중 산소 친화도가 높은 Al과 Si이 Mn 산화물의 형성을 억제하고 고강도의 Al, Si 나노 산화물을 형성하였다. 둘째, 기지에 균질하게 고용된 Mn이 ...
자동차 산업에서 연비 및 환경규제를 충족시키고 탑승자 안전성을 확보하기 위해서 고강도∙고연성의 강판을 개발하기 위한 노력이 이루어지고 있으며, 최근 TWIP과 TRIP 효과로 우수한 강도∙연성을 보이는 고망간강에 관해서 폭넓은 연구가 진행되고 있다. 일반적으로 고망간강은 볼 밀링 공정 중에 Mn이 완전히 고용되기 어려우며, 소결 중에 고용되지 않은 Mn이 쉽게 산화물을 형성하여 재료의 기계적 특성을 저하시킨다. 본 연구에서는 Mn보다 산소와의 친화도가 높으며, 산화물을 형성하였을 때 우수한 기계적 특성을 가지는 Al과 Si을 첨가하여 이 문제를 해결하고자 하였다. 첫째, 소결 중 산소 친화도가 높은 Al과 Si이 Mn 산화물의 형성을 억제하고 고강도의 Al, Si 나노 산화물을 형성하였다. 둘째, 기지에 균질하게 고용된 Mn이 오스테나이트 기지를 안정화시켰다. 그 결과 고망간강 기지에 고강도 나노 산화물의 석출되어 우수한 강화 효과를 보였다. 본 연구에서는 볼 밀링 공정과 방전 플라즈마 소결법을 이용하여 나노 크기의 산화물이 분산된 초미세립 고망간강을 제조하였고, 기계적 특성과 소성변형 거동을 분석하였다. 첫째, 강력한 기계적 밀링으로 결정립을 수백 나노미터 단위로 미세화하였고, 합금 원소를 기계적으로 고용시켰다. 둘째, 밀링한 분말은 방전 플라즈마 소결법을 이용하여 비교적 낮은 온도에서 짧은 시간 소결하여 결정립 성장을 억제하였다. 이 때 Fe-15Mn (wt.%)에서는 나노 사이즈의 망간 산화물이, Fe-15Mn-3Al-3Si (wt.%)에서는 나노 사이즈의 알루미늄 산화물이 형성되었다. 마지막으로 XRD를 통해 완성된 샘플의 상을 확인하였고, TEM을 이용하여 결정립의 크기와 변형 전후의 미세구조를 파악하였다. 또한 비커스 경도 시험, 압축 시험, 파괴인성 시험을 실시하여 나노 사이즈의 산화물이 분산된 초미세립 고망간강의 기계적 특성을 측정하였고, 마이크로 및 나노 구조의 순철의 특성과 비교하였다. 그 결과 결정립 미세화, TWIP 효과, 분산된 나노 산화물에 의한 강화 효과에 대해 고찰하였다.
자동차 산업에서 연비 및 환경규제를 충족시키고 탑승자 안전성을 확보하기 위해서 고강도∙고연성의 강판을 개발하기 위한 노력이 이루어지고 있으며, 최근 TWIP과 TRIP 효과로 우수한 강도∙연성을 보이는 고망간강에 관해서 폭넓은 연구가 진행되고 있다. 일반적으로 고망간강은 볼 밀링 공정 중에 Mn이 완전히 고용되기 어려우며, 소결 중에 고용되지 않은 Mn이 쉽게 산화물을 형성하여 재료의 기계적 특성을 저하시킨다. 본 연구에서는 Mn보다 산소와의 친화도가 높으며, 산화물을 형성하였을 때 우수한 기계적 특성을 가지는 Al과 Si을 첨가하여 이 문제를 해결하고자 하였다. 첫째, 소결 중 산소 친화도가 높은 Al과 Si이 Mn 산화물의 형성을 억제하고 고강도의 Al, Si 나노 산화물을 형성하였다. 둘째, 기지에 균질하게 고용된 Mn이 오스테나이트 기지를 안정화시켰다. 그 결과 고망간강 기지에 고강도 나노 산화물의 석출되어 우수한 강화 효과를 보였다. 본 연구에서는 볼 밀링 공정과 방전 플라즈마 소결법을 이용하여 나노 크기의 산화물이 분산된 초미세립 고망간강을 제조하였고, 기계적 특성과 소성변형 거동을 분석하였다. 첫째, 강력한 기계적 밀링으로 결정립을 수백 나노미터 단위로 미세화하였고, 합금 원소를 기계적으로 고용시켰다. 둘째, 밀링한 분말은 방전 플라즈마 소결법을 이용하여 비교적 낮은 온도에서 짧은 시간 소결하여 결정립 성장을 억제하였다. 이 때 Fe-15Mn (wt.%)에서는 나노 사이즈의 망간 산화물이, Fe-15Mn-3Al-3Si (wt.%)에서는 나노 사이즈의 알루미늄 산화물이 형성되었다. 마지막으로 XRD를 통해 완성된 샘플의 상을 확인하였고, TEM을 이용하여 결정립의 크기와 변형 전후의 미세구조를 파악하였다. 또한 비커스 경도 시험, 압축 시험, 파괴인성 시험을 실시하여 나노 사이즈의 산화물이 분산된 초미세립 고망간강의 기계적 특성을 측정하였고, 마이크로 및 나노 구조의 순철의 특성과 비교하였다. 그 결과 결정립 미세화, TWIP 효과, 분산된 나노 산화물에 의한 강화 효과에 대해 고찰하였다.
The automotive industry has focused on the development of steels with high strength and toughness that can satisfy the goals of both fuel economy and safety. Here, a new class of ultrafine-grained high-Mn steels containing nanoscale oxides has been developed using a powder metallurgy route. First, h...
The automotive industry has focused on the development of steels with high strength and toughness that can satisfy the goals of both fuel economy and safety. Here, a new class of ultrafine-grained high-Mn steels containing nanoscale oxides has been developed using a powder metallurgy route. First, high-energy mechanical milling was used to dissolve alloying elements in Fe and reduce the grain size to the nanometer regime. Second, the ball-milled powder was consolidated using spark plasma sintering. During the latter process, nanoscale manganese oxides were generated in Fe-15Mn steels while nanoscale aluminum oxides were produced in Fe-15Mn-3Al-3Si steels because of the high oxygen affinity of aluminum. Finally, the mechanical behavior of coarse-grained Fe, ultrafine-grained Fe, and ultrafine-grained high-Mn steels containing nanoscale oxides were compared. It was observed that the ultrafine-grained high-Mn steels containing nanoscale oxides exhibited superior strength without significant loss of toughness, owing to the combined effects of grain refinement, TWIP, and the dispersion of nanoscale oxides.
The automotive industry has focused on the development of steels with high strength and toughness that can satisfy the goals of both fuel economy and safety. Here, a new class of ultrafine-grained high-Mn steels containing nanoscale oxides has been developed using a powder metallurgy route. First, high-energy mechanical milling was used to dissolve alloying elements in Fe and reduce the grain size to the nanometer regime. Second, the ball-milled powder was consolidated using spark plasma sintering. During the latter process, nanoscale manganese oxides were generated in Fe-15Mn steels while nanoscale aluminum oxides were produced in Fe-15Mn-3Al-3Si steels because of the high oxygen affinity of aluminum. Finally, the mechanical behavior of coarse-grained Fe, ultrafine-grained Fe, and ultrafine-grained high-Mn steels containing nanoscale oxides were compared. It was observed that the ultrafine-grained high-Mn steels containing nanoscale oxides exhibited superior strength without significant loss of toughness, owing to the combined effects of grain refinement, TWIP, and the dispersion of nanoscale oxides.
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