본 논문은 W 함유 비정질 합금분말의 합성법에 대한 것으로, 기계적 합금화 공정(mechanical alloying, MA)만으로 달성하기 어려운 W-함유 합금분말의 비정질화를 위해, 흑연(graphite)을 첨가한 후 MA공정 및 열처리를 통해 고체비정질화(solid-state amorphization) 현상을 유도하였으며, 그 결과 100% 비정질상을 함유하는 합금분말의 제조가 가능함을 보여주었다. 일반적으로 W-함유 합금분말의 비정질화 현상을 이해하기 위해서는 MA에 의해 합성된 합금분말 비정질상의 열역학적 평가가 필수적으로 요구되는 것으로 이는 기존 합금 및 공정설계와는 다른 새로운 패러다임이 요구된다 하겠다. 본 연구에서는 MA공정 및 solid-state amorphization을 통하여 잔류 W 입자의 붕괴를 통해 100% 비정질상을 갖는 합금분말의 합성에 성공하였으며, 승온시 ...
본 논문은 W 함유 비정질 합금분말의 합성법에 대한 것으로, 기계적 합금화 공정(mechanical alloying, MA)만으로 달성하기 어려운 W-함유 합금분말의 비정질화를 위해, 흑연(graphite)을 첨가한 후 MA공정 및 열처리를 통해 고체비정질화(solid-state amorphization) 현상을 유도하였으며, 그 결과 100% 비정질상을 함유하는 합금분말의 제조가 가능함을 보여주었다. 일반적으로 W-함유 합금분말의 비정질화 현상을 이해하기 위해서는 MA에 의해 합성된 합금분말 비정질상의 열역학적 평가가 필수적으로 요구되는 것으로 이는 기존 합금 및 공정설계와는 다른 새로운 패러다임이 요구된다 하겠다. 본 연구에서는 MA공정 및 solid-state amorphization을 통하여 잔류 W 입자의 붕괴를 통해 100% 비정질상을 갖는 합금분말의 합성에 성공하였으며, 승온시 과냉각 액상영역에서 발생하는 solid-state amorphization 현상을 G. Shao 모델을 활용한 열역학적 평가를 통해 고찰하였다. 연구결과를 요약하면 다음과 같다. - W-Co-Fe-C 합금분말내 흑연첨가에 의한 탄소(C)함량 증가는 MA시 잔류하는 과포화 W 나노입자의 열역학적 안정성을 감소시키고, 비정질상 형성을 위한 화학적 구동력을 증가시켜 비정질상의 분율을 증가시킨다. - 탄소함량이 가장 많은 W-Co-Fe-C 합금분말을 승온시 과냉각 액상영역에서 상분리현상과 함께 W 나노입자가 붕괴되는 solid-state amorphization 현상이 발생하며, 이는 열역학적으로 불안정한 W 나노입자가 붕괴되고 시스템의 안정화를 도모하기 위해 준안정 상태인 비정질상으로 상변화 되는 것으로 설명될 수 있다. - 특히 과냉각 액상영역에서의 열처리는 초기 as-milled 분말 내 존재하는 불안정한 W 나노입자(BCC)가 해당 온도영역에서 가장 안정한 상인 Co-rich FCC 결정상으로 상변화가 진행되어야 하나, 해당 온도에서의 W, Co의 상호확산은 상대적으로 억제될 것으로 기대되며, 결과적으로 확산속도가 빠른 탄소에 의해 조성적 불균일 영역, 즉, 비정질 기지의 상분리 현상이 발생되는 것으로 해석될 수 있다.
본 논문은 W 함유 비정질 합금분말의 합성법에 대한 것으로, 기계적 합금화 공정(mechanical alloying, MA)만으로 달성하기 어려운 W-함유 합금분말의 비정질화를 위해, 흑연(graphite)을 첨가한 후 MA공정 및 열처리를 통해 고체비정질화(solid-state amorphization) 현상을 유도하였으며, 그 결과 100% 비정질상을 함유하는 합금분말의 제조가 가능함을 보여주었다. 일반적으로 W-함유 합금분말의 비정질화 현상을 이해하기 위해서는 MA에 의해 합성된 합금분말 비정질상의 열역학적 평가가 필수적으로 요구되는 것으로 이는 기존 합금 및 공정설계와는 다른 새로운 패러다임이 요구된다 하겠다. 본 연구에서는 MA공정 및 solid-state amorphization을 통하여 잔류 W 입자의 붕괴를 통해 100% 비정질상을 갖는 합금분말의 합성에 성공하였으며, 승온시 과냉각 액상영역에서 발생하는 solid-state amorphization 현상을 G. Shao 모델을 활용한 열역학적 평가를 통해 고찰하였다. 연구결과를 요약하면 다음과 같다. - W-Co-Fe-C 합금분말내 흑연첨가에 의한 탄소(C)함량 증가는 MA시 잔류하는 과포화 W 나노입자의 열역학적 안정성을 감소시키고, 비정질상 형성을 위한 화학적 구동력을 증가시켜 비정질상의 분율을 증가시킨다. - 탄소함량이 가장 많은 W-Co-Fe-C 합금분말을 승온시 과냉각 액상영역에서 상분리현상과 함께 W 나노입자가 붕괴되는 solid-state amorphization 현상이 발생하며, 이는 열역학적으로 불안정한 W 나노입자가 붕괴되고 시스템의 안정화를 도모하기 위해 준안정 상태인 비정질상으로 상변화 되는 것으로 설명될 수 있다. - 특히 과냉각 액상영역에서의 열처리는 초기 as-milled 분말 내 존재하는 불안정한 W 나노입자(BCC)가 해당 온도영역에서 가장 안정한 상인 Co-rich FCC 결정상으로 상변화가 진행되어야 하나, 해당 온도에서의 W, Co의 상호확산은 상대적으로 억제될 것으로 기대되며, 결과적으로 확산속도가 빠른 탄소에 의해 조성적 불균일 영역, 즉, 비정질 기지의 상분리 현상이 발생되는 것으로 해석될 수 있다.
The W-Co powder mixture successfully synthesized as W33Co39Fe4C24 powder alloy mixed with amorphous matrix and W-nanocrystal using high-energy ball milling process. An alloy comprising nanocrystals of W embedded within an amorphous matrix was prepared by high-energy ball milling. When the powder sam...
The W-Co powder mixture successfully synthesized as W33Co39Fe4C24 powder alloy mixed with amorphous matrix and W-nanocrystal using high-energy ball milling process. An alloy comprising nanocrystals of W embedded within an amorphous matrix was prepared by high-energy ball milling. When the powder samples were heated into the super-cooled liquid region of the amorphous matrix, the remaining, crystalline portions of the sample were found to fully amorphize. This result was found to be closely related to carbon diffusion within the powder, and amorphization of the W nanocrystals was analyzed in terms of the energetic difference between C-supersaturated W and the relaxed structure, as well as the constraints of kinetics.
The W-Co powder mixture successfully synthesized as W33Co39Fe4C24 powder alloy mixed with amorphous matrix and W-nanocrystal using high-energy ball milling process. An alloy comprising nanocrystals of W embedded within an amorphous matrix was prepared by high-energy ball milling. When the powder samples were heated into the super-cooled liquid region of the amorphous matrix, the remaining, crystalline portions of the sample were found to fully amorphize. This result was found to be closely related to carbon diffusion within the powder, and amorphization of the W nanocrystals was analyzed in terms of the energetic difference between C-supersaturated W and the relaxed structure, as well as the constraints of kinetics.
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