초록 ▼

최근 급속응고법은 금속재료의 특성을 향상시킬 수 있는 방법으로 크게 주목받고 있어, 본 연구에서도 이 방법을 이용하여 Al계 내열합금을 개발하고자 Gas Atomizer에 의한 급속응고 분말의 제조방법과 이때 분말의 응고과정을 검토하였다.
이를 위해 우선 고압가스 분사장치를 설계·제작하였으며, 이 장치의 조업변수에 따른 Al 합금분말의 특성변화를 고찰하였다. 그 결과 분말의 입도분포는 가스소모량/용탕유출량의 비에 의해 지배됨을 알 수 있었다. 또한 가스-분말의 상대속도, 분말의 평균냉각속도 그리고 응고시간에 미치는 분사가스,

최근 급속응고법은 금속재료의 특성을 향상시킬 수 있는 방법으로 크게 주목받고 있어, 본 연구에서도 이 방법을 이용하여 Al계 내열합금을 개발하고자 Gas Atomizer에 의한 급속응고 분말의 제조방법과 이때 분말의 응고과정을 검토하였다.
이를 위해 우선 고압가스 분사장치를 설계·제작하였으며, 이 장치의 조업변수에 따른 Al 합금분말의 특성변화를 고찰하였다. 그 결과 분말의 입도분포는 가스소모량/용탕유출량의 비에 의해 지배됨을 알 수 있었다. 또한 가스-분말의 상대속도, 분말의 평균냉각속도 그리고 응고시간에 미치는 분사가스, 가스분사압 및 용탕과열도의 영향을 조사하여, 고압가스 분사장치의 설계에 필요한 기초자료를 마련하였다.
한편, 엔탈피모델과 Lipton, Glicksman 그리고 Kurz의 수지상 성장모델을 사용하여 가스분사법에 의해 제조되는 Al-Fe계 합금분말의 냉각 및 응고과정을 수치해석함으로써, 최종응고조직을 시뮬레이션 하였다. 그리고 이러한 수치해석 결과와 가스분사법에 의해 제조된 Al-Fe합금분말의 응고조직을 비교·검토하였다.

Abstract ▼

Development of Al alloys for high temperature application was attempted through the rapid solidification process(RSP),which receives great attention in material science as a potential process to jump over the limits in the conventional ingot metallurgy.
For this project, high pressure gas atomize

Development of Al alloys for high temperature application was attempted through the rapid solidification process(RSP),which receives great attention in material science as a potential process to jump over the limits in the conventional ingot metallurgy.
For this project, high pressure gas atomizer was designed and manufactured, and variation of characteristics of Al alloy powders with gas atomization parameters were examined. The ratio of gas flow rate/melt flow rate appeared to determine the particle size distribution. that is, the higher the ratio, the smaller the mass mean diameter and the geometric standard deviation of particles. And by examining the effects of atomization gas, gas pressure and melt superheating on the gas-particle relative velocity, mean cooling rate and solidification time, fundamental data for the design of high pressure gas atomizer were provided.
On the other hand, through the numeric analysis of cooling and solidification procedure of gas atomized fine Al-Fe alloy droplets with the aids of enthalpy model and Lipton. Glicksman & Kurz's dendritic growth model, thermal profiles and solid-liquid interface velocity during solidification and resultant microstructures were simulated. And the results of numeric analysis were compared with the microstructure of Al-Fe alloy powders prepared with similar gas atomization parameters in numeric analysis.

목차 Contents

• 표목차...8
• 그림목차...9
• 사진목차...12
• I. 서 론...14
• II. 고압가스분사장치에 의한 Al 합금분말의 제조에 관한 연구...24
• 1. 서 언...24
• 2. 실험방법...26
• 2-1. 가스분사장치의 준비...26
• 2-2. 분말의 제조...31
• 2-3. 분말의 관찰...31
• 3. 실험결과 및 고찰...32
• 3-1. 조업변수에 따른 입도분포의 변화...32
• 3-2. 분말의 외관...38
• 3-3. 분말의 응고조직과 냉각속도...42
• 4. 결 언...47
• III. 고압가스분사시 분말의 비행거동과 응고과정에 미치는 조업변수의 영향...48
• 1. 서 언...48
• 2. 실험방법...50
• 2-1. 분사가스속도의 측정...50
• 2-2. 분말비행속도의 계산...52
• 2-3. 분말과 가스사이의 열전달계수...52
• 2-4. 분말의 냉각속도...53
• 2-5. 분말의 응고과정...54
• 2-6. 분말의 제조...55
• 2-7. 분말의 응고조직 관찰...55
• 3. 실험결과 및 고찰...56
• 3-1. 분사가스와 분말의 비행속도...56
• 3-2. 분말의 냉각과 응고...59
• IV. 급속응고분말의 응고과정에 대한 수치해석...72
• 1. 서 언...72
• 2. 이론적 배경...74
• 2-1. 분말의 응고과정에 대한 모델...74
• 2-2. 급속응고에서 고상의 성장...76
• 2-3. 과냉된 액상에서 세포상의 성장속도...80
• 3. 분말의 응고과정 수치해석...87
• 3-1. 엔탈피 모델...87
• 3-2. 핵생성...89
• 3-3. 열전달 및 성장...90
• 4. 실험결과 및 고찰...96
• 4-1. 분말의 냉각중에 내부의 온도변화...96
• 4-2. 응고과정...100
• 5. 결 언...122
• V. 가스분사장치에서 급속응고된 Al-Fe 계 합금분말의 응고 조직...123
• 1. 서 언...123
• 2. 실험방법...126
• 2-1. 분말의 제조...126
• 2-2. 응고조직의 관찰...126
• 3. 실험결과 및 고찰...131
• 3-1. Al-8% Fe 분말의 응고조직...131
• 3-2. Al-4% Fe 분말의 응고조직...145
• 3-4. Fe 함량에 따른 세포상조직의 변화...156
• 4. 결 언...161
• VI. 결 론...162
• 참고문헌...164