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논문 상세정보

니켈기 초합금의 고온산화거동과 표면개질에 관한 연구

High temperature oxidation behavior and surface modification of Ni-based superalloys

초록

Ni기 초합금은 Co, Cr, Mo, W등의 고용 강화 원소와 AI, Ti, Nb, Ta 등의 $\gamma '$ 석출 강화 원소로 구성되어 있다. 초합금의 기계적 성질과 내산화성을 개선하기 위하여 희토류 원소를 재료 내부에 첨가하거나, 코팅 재료로써 사용하고 있다. 이들 희토류 원소는 $Al_2O_3, Cr_2O_3$등의 산화물의 종류에 따라 산화물의 성장 속도와 밀착성에 영향을 미친다. Hf함유 Ni기 초합금 AF115와 $AI_2O_3$ 함유 MA6000초합금 2종을 이온 코터를 이용, Yttrium 표면개질후, 온도 1273K-1473K에서 고온 산화 수 산호 피막의 성장 속도, 결정립, 내부 구조 및 내박리성에 미치는 Yttrium 의 영향을 조사하였다. AF115와 MA6000 초합금에 Yttrium코팅을 한 결과 내부 산화물의 성장에 현저한 변화가 있었다. Yttrium의 표면 개질에 의하여, AF115의 경우는 $AI_2O_3$ 주성분의 입계 집중과 Hf의 우선 산확 억제되고, 삼각 형태의 내부 산화물이 plate형으로 변화되었다. MA6000의 경우 $AI_2O_3$ 주성분의 산화층이$Cr_2O_3$주성분의 외부 산화층과$AI_2O_3$ 주성분의 내부층으로 변화되었다.

Abstract

Ni base superalloys are composed of solid sohltion hardening elements(Co, Cr. Mo. W and so on) and $\gamma '$ precipitation hardening elements(A1, Ti, Nb, Ta and so on). To Improve the mechanical properties and oxidation resistanre of superalloys, rare earth elements(%r, Hf, Y and so on) are added to the inner substrate, or are used as coating materials. Their pffects on the growth rate and adhes~on of oxide are changed according to the kinds of oxides such as $AI_2O_3$ and $Cr_2O_3$. The effect of yttrium on the oxidation rate, grain size of oxide, internal structure, and crack resistance was investigated for two kinds of Ni-base superalloys. One in AF'115 superalloy containing Hf and the other is MA6000 superalloy containing $Y_2O_3$. They werr owid~zed at high temperature after yttrium surface modification using ion coater. Yttrium coating on the AF115 and MA6000 superalloys results in a marked change in the growth of the inner oxide. For AF115 superalloy, the degree of gram boundary segregation of $Cr_2O_3$, and prefer en^ tial oxidation of Hf are decreased, and the shape of inner oxidation layer was changed from triangle to plate type. For MA6000 superalloy, $Cr_2O_3$ oxide scale was transformed as outer oxidation layer of CrZOI and inner oxidation layer of $Cr_2O_3$.

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