초록 ▼

○ 금속재료의 설계와 조직제어에는 합금계의 상평형에 관한 열역학적 해석이 필요하다. 상평형 데이터베이스에 기초하여 합금상태도를 계산하고 열역학적 성질을 예측하는 도구로서 CALPHAD(CALculation of PHAse Diagrams)법이 유용하게 이용되고 있다. 본 분석에서는 합금계의 상태도와 열역학적 해석을 통하여 스테인리스 쾌삭강, 저비중-고장력강, 철기 초탄성 합금, 2상분리 재료 등의 개발사례를 소개하였다.

○ 304계열의 오스테나이트 계 스테인리스강의 문제점의 하나는 절삭가공이 어려운 점이다. M

○ 금속재료의 설계와 조직제어에는 합금계의 상평형에 관한 열역학적 해석이 필요하다. 상평형 데이터베이스에 기초하여 합금상태도를 계산하고 열역학적 성질을 예측하는 도구로서 CALPHAD(CALculation of PHAse Diagrams)법이 유용하게 이용되고 있다. 본 분석에서는 합금계의 상태도와 열역학적 해석을 통하여 스테인리스 쾌삭강, 저비중-고장력강, 철기 초탄성 합금, 2상분리 재료 등의 개발사례를 소개하였다.

○ 304계열의 오스테나이트 계 스테인리스강의 문제점의 하나는 절삭가공이 어려운 점이다. MnS는 강재의 피삭성 향상에 유효하나 내식성을 저해하며 화학적으로 불안정하고 용접성과 냉간가공성도 저해한다. 원문에서는 CALPHAD법으로 Ti4C2S2의 석출조건을 규명하고 피삭성 개선에 유효함을 실증하였다. 그러나 실제 제강에서 Ti4C2S2의 석출에는 Ti, C, S의 정밀한 농도제어가 요구되며 TiN의 생성도 억제해야 하므로 석출제어에는 고도의 제강기술이 필요할 것이다.


○ 소성변형이 일어나도 하중을 제거하면 원형으로 복귀하는 초탄성 특성은 마텐자이트 변태에 수반되는 현상이므로 Ti-Ni와 같은 형상기억합금에서 나타난다. 철기 형상기억합금인 Fe-Ni계, Fe-Mn계 합금에서는 초탄성 특성을 얻기가 곤란하였으나, 모상강화에 기여하는 미세 석출 상에 의하여 Fe-Ni-Co-Al-Ta계 및 Fe-Mn-Al-Ni계 합금에서도 양호한 초탄성 특성을 얻고 있다. 고가의 Ni-Ti합금에 대체한 용도개발이 기대된다. 이 외에도 원문에서는 상평형 해석을 통하여 고Mn 저비중-고강도강, 2상 분리형 재료 등의 개발사례도 소개하고 있다.


○ 국내에서도 CALPHAD법에 의한 상태도의 계산과 이의 재료설계 응용이 대학과 연구기관에서 많이 연구되고 있으며, 내부조직의 형성을 시뮬레이션하는 Phase-field법의 재료연구 이용도 활발히 전개되고 있다. 최근에는 계산상태도와 Phase-field법을 융합한 조직형성 예측법도 재료연구에 큰 성과를 거두고 있다. 앞으로 이와 같은 계산재료과학(computational material science)기법은 나노에서 마이크로 사이즈에 이르기까지 신재료의 설계와 개발에 더욱 위력을 발휘할 것이다.