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초록
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본 연구에서는 가스터빈용 Co계 합금인 ECY768 as-cast 합금 시편의 melt/mold 온도에 따른 결정구조 및 미세조직 및 변화를 고찰하였다. As-cast ECY768 샘플들은 전반적으로 amorphous 특성을 보여주고 있으며 기지인 Co상과 금속탄화물상으로 구성되어 있음을 확인하였으며, mold의 온도에 따른 XRD 패턴에서의 결정성 변화를 고찰하였다. 광학현미경(OM)을 이용하여 as-cast 샘플들의 결정립계에 석출물을 관찰하였다. 또한 FE-SEM에 의한 미세구조 분석시 Co기지상과 금속 탄화물의 석출물이 발견되는 영역이 관찰하였으며 EDS 분석에 의해 금속과 탄소의 화학양론이 확연히 다른 $M_{23}C_6$ 및 MC-type 조직으로 확인할 수 있었다. 여기서 $M_{23}C_6-type$의 탄화물은 Cr 원소를 주성분으로 하는 것을 확인할 수 있었으며, MC-type 탄화물은 Ta 원소가 주성분임을 확인할 수 있었다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

The microstructure of a cobalt-base superalloy (ECY768) obtained by an investment casting process was studied. This work focuses on the resulting microstructures arising from different melt and mold temperatures in normal industrial environmental conditions. The characterization of the samples was c...

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

  • 가스터빈 소재로 Ni 기 초내열합금의 압도적인 수요에 따라 Co기 초내열합 금의 연구는 개발 초기 단계의 부분적인 합금 특성에 대한 연구 외 응고조직 및 상변태에 대한 연구가 부족한 실정이다[5]. 따라서 본 연구에서는 현재 발전용 터빈 엔진의 blade, vane 등에 쓰이고 있는 Co기 초합금 ECY768을 정밀주조 방법을 이용하여 다양한 melt/mold 온도 차이에 의한 결정구조 및 미세구조를 조사하여 주조품의 물성변화를 고찰하고 이를 통하여 우수한 품질의 주조 제품 생산을 위한 주조공정을 확립하고자 하였다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
Co기 초합금의 활용성이 줄어든 이유는 무엇인가? 초내열합금 개발 초기 Fe계 기지 합금을 선두로 1900년대에 Co-Cr 합금과 Co-Cr-W 합금으로 알려지기 시작한 Co기 초내열합금은 Ni기 초 내열합금이 개발되기 시작하기 전인 1950년대까지 초내 열합금 소재 분야의 선두의 위치에 있었다[1]. Co기 초합금은 탄화물의 분산강화와 기지상인 γ상(fcc)의 용질원자 고용에 의한 고용 강화를 주 강화기구로 사용하고 있었으나, 진공 용해기술의 발달에 따른 Ni기 초합금의 γ'(ordered fcc) 석출물 강화에 따른 우수한 고온 특성에 따라 터빈엔진 및 내열합금 분야에 Ni기 초내열 합금이 압도적으로 적용되며 Co기 초내열합금의 활용성이 점차 줄어들게 되었다[2]. 그러나, 다른 초합금보다 상대적으로 높은 융점과 안정한 크립 특성에 따른 우수한 고온 기계적 특성, 높은 Cr 함량에 따른 월등한 고온 내식특성, Ni기 초합금에 비해 월등한 열피로 특성 및 용접특성을 가지고 있기 때문에 현재까지도 고온 소재로 사용되고 있다[3].
초내열합금 어떤 기준으로 나뉘는가? 초내열합금은 기지 금속에 따라, Fe, Ni, Co기 초합금으로 크게 나눌 수 있다. 초내열합금 개발 초기 Fe계 기지 합금을 선두로 1900년대에 Co-Cr 합금과 Co-Cr-W 합금으로 알려지기 시작한 Co기 초내열합금은 Ni기 초 내열합금이 개발되기 시작하기 전인 1950년대까지 초내 열합금 소재 분야의 선두의 위치에 있었다[1].
Co기 초합금의 장점은 무엇인가? Co기 초합금은 탄화물의 분산강화와 기지상인 γ상(fcc)의 용질원자 고용에 의한 고용 강화를 주 강화기구로 사용하고 있었으나, 진공 용해기술의 발달에 따른 Ni기 초합금의 γ'(ordered fcc) 석출물 강화에 따른 우수한 고온 특성에 따라 터빈엔진 및 내열합금 분야에 Ni기 초내열 합금이 압도적으로 적용되며 Co기 초내열합금의 활용성이 점차 줄어들게 되었다[2]. 그러나, 다른 초합금보다 상대적으로 높은 융점과 안정한 크립 특성에 따른 우수한 고온 기계적 특성, 높은 Cr 함량에 따른 월등한 고온 내식특성, Ni기 초합금에 비해 월등한 열피로 특성 및 용접특성을 가지고 있기 때문에 현재까지도 고온 소재로 사용되고 있다[3].
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참고문헌 (10)

  1. J.S. Lee, H.C. Kim, J.H. Lee, S.M. Seo and C.Y. Jo, "Solidification microstructure and carbide formation behaviors in the Co-base superalloy ECY768", Kor. J. Mater. Res. 13 (2003) 381. 

  2. H.-Y. Yang, J.-H. Kim, J.-S. Ha, K.-B. Yoo and G.-C. Lee, "Low cycle fatigue behavior of cabalt-base superalloy ECY768 at elevated temperature", J. Kor. Soc. Safety 28 (2013) 18. 

  3. H.-J. Lee, J.-H. Lee, S.-M. Seo, C.-Y. Jo, S.-H. Gwon and B.-M. Chang, "Solidification and segregation behavior with solidification rate in Co base superalloy, FSX- 414", J. Kor. Inst. Met. & Mater. 47 (2009) 440. 

  4. A. Bauer, S. Neumeier, F. Pyczak, R. Singer and M. Goken, "Creep properties of different ${\gamma}'$ -strengthened Co-base superalloys", Mater. Sci. Eng. A 550 (2012) 333. 

  5. A. Suzuki, H. Inui and T.M. Pollock, "L12-strengthened cobalt-base superalloys", Annu. Rev. Mater. Res. 45 (2015) 345. 

  6. J.H. Ryu, H.J. Lee, H.S. Cho, J.M. Paeng, J.B. Park and J.-I. Lee, "Effects of GPS heat-treatment on microstructure of as-cast Co-Cr alloy", J. Kor. Cryst. Growth Cryst. Tech. 27 (2017) 263. 

  7. S. Meher, S. Nag, J. Tiley, A. Goel and R. Banerjee, "Coarsening kinetics of ${\gamma}'$ precipitates in cobalt-base alloys", Acta Mater. 61 (2013) 4266. 

  8. J. Gump, H. Xia, M. Chirita, R. Sooryakumar, M. Tomaz and G. Harp, "Elastic constants of face-centeredcubic cobalt", J. Appl. Phys. 86 (1999) 6005. 

  9. F.R. Nabarro, "Rafting in superalloys", Metall. Mater. Trans. A 27 (1996) 513. 

  10. A.M. Jokisaari, S.S. Naghavi, C. Wolverton, P.W. Voorhees and O.G. Heinonen, "Predicting the morphologies of ${\gamma}'$ precipitates in cobalt-based superalloys", Acta Mater. 141 (2017) 273. 

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