초록 ▼

가스 터빈용 초내열합금을 이용하여 부품을 제조하기 위하여 필수적인 기술 요소에 대한 국내 연구는 초보적인 단계에 머물러 있다. 특히 초내열합금을 이용한 마찰압접 및 고온소성가공에 대한 연구는 거의 없는 실정이다. 이에 본 연구에서는 1단계로 고성능 선박엔진용 밸브 제조 기술과 관련하여 초내열합금 응용기술에 대하여 공정 기술을 중심으로 연구개발하고자 하였다.2개년 연구사업으로써 1차년도('93.9∼'94.8) 연구에서는 초내열합금 및 상대재인 내열강의 구매 확보 및 기본 소재 특성 시험을 수행하였고 마찰 압접 및 고온소성 가공에 대한

가스 터빈용 초내열합금을 이용하여 부품을 제조하기 위하여 필수적인 기술 요소에 대한 국내 연구는 초보적인 단계에 머물러 있다. 특히 초내열합금을 이용한 마찰압접 및 고온소성가공에 대한 연구는 거의 없는 실정이다. 이에 본 연구에서는 1단계로 고성능 선박엔진용 밸브 제조 기술과 관련하여 초내열합금 응용기술에 대하여 공정 기술을 중심으로 연구개발하고자 하였다.2개년 연구사업으로써 1차년도('93.9∼'94.8) 연구에서는 초내열합금 및 상대재인 내열강의 구매 확보 및 기본 소재 특성 시험을 수행하였고 마찰 압접 및 고온소성 가공에 대한 기초 특성을 조사 분석하였다. 마찰압접시 재료의 크기 및 공정변수를 변화시킴으로써 조직 및 기계적 특성에 미치는 공정 변수의 영향을 규명하고자 하였다. 마찰압접 및 열처리 조건에 따른 소성 변형층의 형상, 조직 및 압접부 주변의 경도, 인장강도, 고주기 피로강도 등을 조사하였다. 또한 고온 소성 변형에 대한 기초 연구로써 열간 성형시 일어나는 재결정 양상과 변형곡선에 대한 특성 검사를 수행하였으며, 압출에 의한 부품 제조를 위한 금형 설계를 시도하였다.(주관기관)한국기계연구원 : 1차 시제품(마찰압접부품)의 특성 평가, 마찰압접 조건 설정, Nimonic 80A의 고온 압축 특성 평가.(위탁연구기관)세명전기공업(주) : 마찰압접 및 단조 공정 평가, 시제품 제작영남대학교 : 열처리 및 접합공정에 따른 Nimonic 80A/내열강 접합부의 미세조직 변화 연구강원대학교 : 니켈기 내열합금의 미세조직과 고온피로 특성간의 상호관계 연구

Abstract ▼

Even though superalloys are widely used for gas turbine parts, domestic research on superalloys remain in the primary stage.Especially, the study on the friction welding and high temperature plastic work of superalloys is very rare in Korea. In this research, we try to develope processes for superal

Even though superalloys are widely used for gas turbine parts, domestic research on superalloys remain in the primary stage.Especially, the study on the friction welding and high temperature plastic work of superalloys is very rare in Korea. In this research, we try to develope processes for superalloy application to high efficiency marine engine valves.In the first year of the project, we carried out characterization of Nimonic 80A and a heat resisting steel and the basic properties with respect to friction welding and high temperature plastic work. Varing the sample size and processing variables in friction welding, we closely examined their effects on the microstructure and machanical properties. We investigated the layer of plastic deformation, the microstructure and hardness around welding parts, tensile strength and low cycle fatigue strength. Also, as a fundamental study for high temperature plastic deformation, we carried out an examination on deformation and recrystalization behavior and designed dies for extrusion.

목차 Contents

• 제 1 장 서 론...19
• 1.1 연구목적...19
• 1.2 문헌조사...20
• 1.2.1 Nimonic 80A의 일반특성...20
• 1.2.2 내열강의 일반특성...28
• 1.3 마찰압접...31
• 1.3.1 마찰압접의 원리...31
• 1.3.2 마찰압접의 적용...37
• 1.4 저주기 피로...38
• 1.4.1 반복변형특성...38
• 1.4.2 선형피로관계와 피로손상축적의 법칙...43
• 1.4.3 피로파괴과정...46
• 1.4.4 고온저주파피로...48
• 제 2 장 원소재특성평가...51
• 2.1 화학성분 및 제반특성...51
• 2.2 열처리...54
• 2.3 고온압축시험...59
• 2.3.1 고온압축시험...59
• 2.3.2 압축변형거동...59
• 2.3.3 유동곡선에 따른 조직변화...63
• 제 3 장 마찰압접 및 단조...70
• 3.1 마찰압접...70
• 3.1.1 마찰압접공정...70
• 3.1.2 마찰압접기...75
• 3.1.3 소재준비...75
• 3.1.4 압접조건 및 외양관찰...78
• 3.2 미세조직...78
• 3.2.1 미세조직 관찰방법...78
• 3.2.2 As-welded 상태...87
• 3.2.3 열처리후의 미세조직 변화...102
• 3.3 경도시험...117
• 3.3.1 경도시험방법...117
• 3.3.2 경도시험결과...117
• 3.4 인장시험...121
• 3.4.1 상온인장시험...121
• 3.4.2 고온인장시험...126
• 3.4.3 인장시험결과...127
• 3.5 단조공정 및 금형설계...141
• 3.5.1 사용설비...141
• 3.5.2 단조공정...141
• 3.5.3 금형설계제작...150
• 제 4 장 저주기피로시험...155
• 4.1 실험방법...155
• 4.1.1 재료...155
• 4.1.2 실험장치 및 실험방법...157
• 4.1.3 미세조직 및 파면분석...162
• 4.2 실험결과 및 고찰...162
• 4.2.1 인장실험...162
• 4.2.2 피로시험...163
• 4.2.3 미세조직 및 파면관찰...177
• 제 5 장 압접부의 미세조직 연구...193
• 5.1 실험방법...193
• 5.1.1 모 재...193
• 5.1.2 마찰용접...193
• 5.1.3 열 처 리...195
• 5.1.4 조직검사...195
• 5.1.5 주사전자현미결 조직검사 및 성분분석...196
• 5.1.6 투과전자현미경 조직검사...196
• 5.1.7 경도시험...197
• 5.2 실험방법...197
• 5.2.1 모재의 조직...197
• 5.2.2 마찰용접상태의 조직...200
• 5.2.3 열처리전의 경도시험 결과...211
• 5.2.4 열처리후의 마찰용접부 조직...211
• 5.2.5 열처리후의 경도시험 결과...223
• 5.2.6 검토...223
• 제 6 장 결론...227
• 제 7 장 차기년도 연구계획...232
• 참고문헌...233