쇼트피닝 가공된 Ti-6Al-4V 소재의 추가 표면 가공에 따른 부식 저항 및 피로 수명 Corrosion Resistance and Fatigue Life of Shot Peened Ti-6Al-4V Biomaterial with Additional Surface Treatment원문보기
불과 수 세기 동안 과학기술이 크게 진보하면서 인간의 수명 또한 크게 증가하였다. 단순히 생존 수명이 아닌 건강하게 활동할 수 있는 활동 수명도 비약적으로 연장되었다. 따라서 사고나 질병, 노화 등으로 신체에 결손이 발생하여 활동이 제약을 받는 경우, 문제가 발생한 신체의 일부를 인공물로 교체하여 남은 수명 동안의 삶의 질이 크게 향상될 수 있다. 인공 골격이나 신체 보형물로 많이 사용되는 금속 재료로 티타늄 합금인 Ti-6Al-4V이 있다. Ti-6Al-4V는 내부식성이 뛰어나면서 기계적 물성도 우수하고 다른 티타늄 합금과 비교하여 가공성이 좋으므로 여러 분야에서 활용되고 있다. ...
불과 수 세기 동안 과학기술이 크게 진보하면서 인간의 수명 또한 크게 증가하였다. 단순히 생존 수명이 아닌 건강하게 활동할 수 있는 활동 수명도 비약적으로 연장되었다. 따라서 사고나 질병, 노화 등으로 신체에 결손이 발생하여 활동이 제약을 받는 경우, 문제가 발생한 신체의 일부를 인공물로 교체하여 남은 수명 동안의 삶의 질이 크게 향상될 수 있다. 인공 골격이나 신체 보형물로 많이 사용되는 금속 재료로 티타늄 합금인 Ti-6Al-4V이 있다. Ti-6Al-4V는 내부식성이 뛰어나면서 기계적 물성도 우수하고 다른 티타늄 합금과 비교하여 가공성이 좋으므로 여러 분야에서 활용되고 있다. 쇼트피닝은 금속 표면에 압축 잔류 응력을 형성하여 피로 수명을 연장시키는 냉간단조 공법이다. 하지만 쇼트피닝은 표면거칠기를 증가시키기 때문에 우수한 표면거칠기가 필요할 때에는 사용에 제약을 받는다. 본 연구에서는 Ti-6Al-4V에 쇼트피닝가공을 하여 압축 잔류 응력을 부여한 후, 평면인 부식 시편의 경우는 연마를, 곡면인 피로 시편의 경우는 정삭으로 표면을 기계 가공하여 표면 상태를 향상시켰다. 기계 가공 깊이에 따라 달라지는 시편의 표면 거칠기와 표면에서의 압축 잔류 응력의 변화를 확인하였다. 그리고 가공 조건에 따른 부식저항성의 차이를 비교하였고 피로 수명 향상을 확인하여 쇼트 피닝 후 표면 기계 가공에도 쇼트피닝에 의한 압축 잔류 응력의 긍정적 효과를 볼 수 있음을 확인하였다.
불과 수 세기 동안 과학기술이 크게 진보하면서 인간의 수명 또한 크게 증가하였다. 단순히 생존 수명이 아닌 건강하게 활동할 수 있는 활동 수명도 비약적으로 연장되었다. 따라서 사고나 질병, 노화 등으로 신체에 결손이 발생하여 활동이 제약을 받는 경우, 문제가 발생한 신체의 일부를 인공물로 교체하여 남은 수명 동안의 삶의 질이 크게 향상될 수 있다. 인공 골격이나 신체 보형물로 많이 사용되는 금속 재료로 티타늄 합금인 Ti-6Al-4V이 있다. Ti-6Al-4V는 내부식성이 뛰어나면서 기계적 물성도 우수하고 다른 티타늄 합금과 비교하여 가공성이 좋으므로 여러 분야에서 활용되고 있다. 쇼트피닝은 금속 표면에 압축 잔류 응력을 형성하여 피로 수명을 연장시키는 냉간단조 공법이다. 하지만 쇼트피닝은 표면거칠기를 증가시키기 때문에 우수한 표면거칠기가 필요할 때에는 사용에 제약을 받는다. 본 연구에서는 Ti-6Al-4V에 쇼트피닝가공을 하여 압축 잔류 응력을 부여한 후, 평면인 부식 시편의 경우는 연마를, 곡면인 피로 시편의 경우는 정삭으로 표면을 기계 가공하여 표면 상태를 향상시켰다. 기계 가공 깊이에 따라 달라지는 시편의 표면 거칠기와 표면에서의 압축 잔류 응력의 변화를 확인하였다. 그리고 가공 조건에 따른 부식저항성의 차이를 비교하였고 피로 수명 향상을 확인하여 쇼트 피닝 후 표면 기계 가공에도 쇼트피닝에 의한 압축 잔류 응력의 긍정적 효과를 볼 수 있음을 확인하였다.
For a few centuries, science and technology have been great improved and human life span has also greatly increased. The time to work jn healthy condition has been also dramatically prolonged. Therefore, when suffering from a physical defect caused by an accident, disease, or aging, the quality of l...
For a few centuries, science and technology have been great improved and human life span has also greatly increased. The time to work jn healthy condition has been also dramatically prolonged. Therefore, when suffering from a physical defect caused by an accident, disease, or aging, the quality of life during the remaining life can be greatly improved by replacing some of the body part with artifact. Ti-6Al-4V, a titanium alloy, is widely used as an artificial bone and a physical implant. Ti-6Al-4V has excellent corrosion resistance, great mechanical properties, and good workability compared with other titanium alloys, and thus is used in various fields. Shot peening process is a cold forging method that increases the fatigue life by forming compressive residual stress on the metal surface. Shot peening, however, is limited in its use when good surface roughness is required, since the surface roughness is degraded after processing. In this study, after inducing compressive residual stress to Ti-6Al-4V by shot peening, the surface roughness was improved by machining the surface by polishing. The surface roughness and the compressive residual stress of the specimens vary depending on the machining depth. The difference of corrosion resistance according to processing conditions was compared and fatigue life improvement was confirmed. As a result, it was found that the positive effect of compressive residual stress due to shot peening can be seen even after surface machining after shot peening.
For a few centuries, science and technology have been great improved and human life span has also greatly increased. The time to work jn healthy condition has been also dramatically prolonged. Therefore, when suffering from a physical defect caused by an accident, disease, or aging, the quality of life during the remaining life can be greatly improved by replacing some of the body part with artifact. Ti-6Al-4V, a titanium alloy, is widely used as an artificial bone and a physical implant. Ti-6Al-4V has excellent corrosion resistance, great mechanical properties, and good workability compared with other titanium alloys, and thus is used in various fields. Shot peening process is a cold forging method that increases the fatigue life by forming compressive residual stress on the metal surface. Shot peening, however, is limited in its use when good surface roughness is required, since the surface roughness is degraded after processing. In this study, after inducing compressive residual stress to Ti-6Al-4V by shot peening, the surface roughness was improved by machining the surface by polishing. The surface roughness and the compressive residual stress of the specimens vary depending on the machining depth. The difference of corrosion resistance according to processing conditions was compared and fatigue life improvement was confirmed. As a result, it was found that the positive effect of compressive residual stress due to shot peening can be seen even after surface machining after shot peening.
주제어
#shot peening corrosion resistance fatigue life surface treatment
학위논문 정보
저자
오성훈
학위수여기관
서울과학기술대학교
학위구분
국내석사
학과
기계공학과 기계재료
지도교수
정성균,신기훈
발행연도
2017
키워드
shot peening corrosion resistance fatigue life surface treatment
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