초록 ▼

(1) 준결정 합금

Icosagedral상 형성능이 매우 우수한 Al-Cu-Fe계 합금을 설계하였고, 그 결과로 단결정 Al-Cu-Fe 준결정상을 주조법에 의해 최초로 제조하였다. 이러한 연구결과 중 가장 우수한 결과는 Al-Mn=Be계서 새로운 안정한 icosahedral상의 발견이다. 또한 Mg-Zn-Y계의 1/1 rhombohedral approximant와 Al-Mn-Be계의 hexagonal approximant 등의 새로운 approximant 상을 최초로 보고하였으며 Plasmaspraying과 HVOF 등

(1) 준결정 합금

Icosagedral상 형성능이 매우 우수한 Al-Cu-Fe계 합금을 설계하였고, 그 결과로 단결정 Al-Cu-Fe 준결정상을 주조법에 의해 최초로 제조하였다. 이러한 연구결과 중 가장 우수한 결과는 Al-Mn=Be계서 새로운 안정한 icosahedral상의 발견이다. 또한 Mg-Zn-Y계의 1/1 rhombohedral approximant와 Al-Mn-Be계의 hexagonal approximant 등의 새로운 approximant 상을 최초로 보고하였으며 Plasmaspraying과 HVOF 등의 방법을 이용하여 Al계 준결정을 코팅하는 공정을 개발하였다. 나노스케일의 벌크 준결정합금을 warm consolidation 방법과 spark-plasma-sintering 방법을 이용하여 성공적으로 제조하였다.

(2) 벌크 비정질 합급

CNM의 중요한 연구결과 중의 하나는 우수한 비정질 형성능을 가지는 새로운 Ni기 벌크 비정질 합금의 개발이다. 새로운 Ni기 비정질 합금은 B,P 등의 원소를 포함하지 않고 금속으로만 이루어져있고, 매우 우수한 경도와 내식성을 지니고 있어 향후 산업용 재료로써 그 활용성이 아주 크다. 또한 비정질 형성능이 우수한 Mg-, Cu-, Ti기 벌크 비정질도 개발되었으며, 특히 Ti과 Fe기 비정질 합금은 warm process에 의해서도 성공적으로 제조되어졌다. 과냉각액상 영역에서의 벌크 비정질 합금의 deformation 거동 연구를 통하여 나노 결정 deformation band의 형성이deformation mechanism의 새로운 개념으로 제시되었다.
이러한 합금들의 결정화 거동은 비정질 형성능과 연계되어 상세히 연구되어졌다. 또한 Zr-Al-Cu-Ni-Ag 비정질 합금의 결정화시 비정질 기지로부터 준결정상의 형성에 관한 연구도 속도론적인 관점에서 행해졌다(3) 준결정/비정질상 혼합 재료 높은 강도를 가지는 준결정상과 인성이 우수한 비정질상으로 이루어진 이상 조직의 합금의 설계는 구조재료로서 준결정 재료의 활용 가능성을 제시한다는 점에서 매우 중요한 개념이다. Ti-Zr-Ni 합금의 경우, 아주 느린 고상반응에 의하여 이상 조직이 형성되었다. 준결정 입자 강화 Mg계 합금의 개발은 이러한 in-situ 복합재료의 개념을 제시하였다. 이러한 새로운 복합 재료는 높은 강도와 우수한 연성, 높은 열적 안정성을 가지므로 산업재료로의 활용성이 아주 크다.

Abstract ▼

The final aim of research at CNM is to develop the materials with superior properties compared with the materials currently being used, by utilizing the quasiperiodic and amorphous structures. The alloys can be classified into three groups: i) bulk amorphous alloys; ii) quasicrystalline alloys; and

The final aim of research at CNM is to develop the materials with superior properties compared with the materials currently being used, by utilizing the quasiperiodic and amorphous structures. The alloys can be classified into three groups: i) bulk amorphous alloys; ii) quasicrystalline alloys; and iii) composite materials with quasicrystalline and/or amorphous structures. The main emphasis should be placed on the design of materials having potential for engineering applications. For the successful development of the non-crystalline alloys research areas described below are required:
(1) Design of new bulk type quasicrystalline and amorphous materials by thermal and mechanical routes
(2) Design of composites with crystalline, quasicrystalline, and amorphous structures
(3) Mechanical behavior and forming process of bulk non-crystalline alloys and composites
(4) Relationship between quasicrystalline and related crystalline phases
(5) Thermal and physical properties and crystallization behaviors of quasicrystalline and amorphous phases
(6) Microstructure formation mechanism and its modeling

목차 Contents

• 1. Introduction...14
• A. Necessity of research...14
• B. Research area at CNM...14
• C. Research objectives and scope...15
• 1). Ultimate objectives...15
• 2). Research objectives and scope by phase...16
• 2. State-of-the-art...17
• A. Quasicrystalline alloys...17
• B. Bulk amorphous materials...18
• C. In-situ/ex-situ composites with quasiperiodic and/or amorphous structures...18
• 3. Method, Results and Discussion...20
• A. Research outline...20
• B. Research detail...21
• 1). Design of new bulk type quasicrystalline and amorphous materials...21
• 2). Design of nano to micrometer scale composites with crystalline / quasicrystalling / amorphous structures...26
• 3). Mechanical behavior and forming process of bulk quasicrystalline and amorphous alloys...29
• 4) Relationship between quasicrystalline and related crystalline phases(approximants)...30
• 5). Atomic structure and structural inhomogeneity in quasicrystalline and amorphous structures...31
• 6). Thermal properties and crystallization behaviors of quasicrystalline and amorphous phases...32
• C. Research results & discussion...33
• 1). Hypothesis I...33
• 2). Hypothesis II...34
• 3). Hypothesis III...36
• 4. Conclusion...38
• A. Quasicrystalline alloys...38
• 1). Improved quasicrystalline phase forming ability in Al-based quasicrystals with addition of Be...38
• 2). Solidification behavior of quasicrystals...38
• 3) Single crystal growth and atomic structure...38
• 4). New approximant phases...38
• 5). Fabrication of bulk quasicrystalline and amorphous phases by warm process...39
• 6). Application of quasicrystals for coating : processing and characterization...39
• B. Bulk amorphous alloys...39
• 1). Development of new Ni-based bulk amorphous alloys...39
• 2). Fabrication of new Mg-based amorphous alloy ingot...40
• 3). Development of new Cu- and Ti-based bulk amorphous alloys with the largest super-cooled liquid region...40
• 4). Observation of nano-sized quasicrystal precipitation in Zr-bases bulk amorphous alloy...40
• 5). Mechanical and physical properties...40
• C. Composites with quasicrystalline and/or amorphous structures...41
• 1). Fabrication of quasicrystalline phase particle reinforced composites by P/M method...41
• 2). First observation of two phase eutectic microstructure ( a solid solution +quasicrystalline phase) in Mg-Zn-Y and development of quasicrystalline particle dispersed Mg-Zn-Y alloys exhibiting high strength and ductility...41
• 5. Major Contribution...42
• A. Research contents and structure...42
• B. Scientific value...43
• C. Social/economic value...43
• D. Self evaluation of the first-phase research...44
• E. Planned research directions...47
• 1). Design of new bulk-type amorphous and quasicrystalline materials...47
• 2). Design of composites with crystalline, quasicrystalline and/or amorphous structures...47
• Reference...48
• Appendix...49