초록 ▼

o 타이타늄합금의 VAR 용해공정에 대한 응고거동을 전산모사 방법으로 조사한 결과 타이타늄 잉고트의 거시조직은 온도구배, 열유량, 고상 분율 등의 변화와 매우 밀접한 관계가 있는 것으로 나타났음. 타이타늄의 용해 시 용융 pool의 깊이에 미치는 민감도를 조사한 결과 용융온도, 계면열전달계수, 액상/고상 온도 순으로 나타났고, 응고해석 결과를 바탕으로 VAR 용해 공정조건을 확립하여 Ti-6Al-4V, Ti-Al-V-Fe 합금 잉고트(직경 200mm, 길이 600mm)를 국내 최초로 제조하였음. 제조된 타이타늄 잉고트의 부위별 합금

o 타이타늄합금의 VAR 용해공정에 대한 응고거동을 전산모사 방법으로 조사한 결과 타이타늄 잉고트의 거시조직은 온도구배, 열유량, 고상 분율 등의 변화와 매우 밀접한 관계가 있는 것으로 나타났음. 타이타늄의 용해 시 용융 pool의 깊이에 미치는 민감도를 조사한 결과 용융온도, 계면열전달계수, 액상/고상 온도 순으로 나타났고, 응고해석 결과를 바탕으로 VAR 용해 공정조건을 확립하여 Ti-6Al-4V, Ti-Al-V-Fe 합금 잉고트(직경 200mm, 길이 600mm)를 국내 최초로 제조하였음. 제조된 타이타늄 잉고트의 부위별 합금 조성 편차는 0.3 wt.% 범위 내의 균일한 조성을 가짐.
o 타이타늄 정밀 주조 공정에서의 주조변수 및 주조품 두께 변화에 따른 유동성 및 반응성 평가 결과 Ti-6Al-4V 합금이 CP Ti에 비해 유동성이 좋지 않았고, 2mm 두께의 타이타늄 합금 주조품을 기공이나 미스런 등의 결함이 없이 주조하기 위해서는 최소한 20G 이상의 원심력이 필요함. 인공고관절의 스템(stem)을 시제품 모델로 선정하여 탕구, 탕도의 다양한 설계 방안에 따라 주조품을 제조하였음.
o 저비용 합금 원소를 함유하는 Ti-6Al-4Fe-xSi (x=0 to 0.75) 합금의 상온 및 고온 인장강도와 크리프 특성을 평가한 결과 Ti-6Al-4V 보다 모든 조성 범위에서 우수하였음.
o Floating zone 방법으로 제조된 다중방위 주상정 TiAl합금의 상온 인장강도나 연신율은PST 단결정 합금에 필적할만한 우수한 값을 나타내었음.

Abstract ▼

In order to establish the titanium melting process by VAR, segregation behavior of alloying elements was investigated. For the titanium VAR melting, consumable electrodes were made by blending of raw materials such as sponge titanium and master alloys. Also, processing parameters, such as thermal gr

In order to establish the titanium melting process by VAR, segregation behavior of alloying elements was investigated. For the titanium VAR melting, consumable electrodes were made by blending of raw materials such as sponge titanium and master alloys. Also, processing parameters, such as thermal gradient and solidification rate, affecting on VAR process were investigatied to predict microstructure and defects of titanium ingots.
In development of new alloys having a low cost, tensile properties of Ti-6Al-4Fe-(0 to 0.75)Si were evaluated at room and elevated temperature. In addition the creep properties of as-biped alloys and as-exposured alloys at 500$^{\circ}C$ were evaluated under 500$^{\circ}C$, 350MPa and 600$^{\circ}C$, 150MPa, respectively. The tensile and creep properties were compared with those of Ti-6Al-4V. The strengthening mechanisms of the alloys were studied through the microstructural parameters.
In the investment casting technology of titanium alloys, melting parameters in induction skull melting(ISM) process, fluidity and metal-mold reaction with centrifugal casting variables and casting thickness and optimum casting design for artificial hip joint component using computer simulation technique were studied.
In directional solidification of TiAl alloys using polycrystalline seed, optimumcriteria for successful fabrication of multi-oriented columnar(MOC) TiAl ingot, fabrication of MOC TiAl with low silicon content using optical floating zone melting technique and room temperature tensile properties were studied.

목차 Contents

• 제1장 서론...19
• 제1절 연구개발의 목적...19
• 제2절 연구개발의 필요성...20
• 제3절 연구내용 및 범위...21
• 제2장 국내외 기술개발 현황...23
• 제1절 타이타늄용해 및 주조 기술...23
• 제2절 저비용 타이타늄 합금 개발 현황...35
• 제3절 TiAl 합금 개발 현황...55
• 제3장 연구개발 수행 내용 및 결과...73
• 제1절 VAR에 의한 타이타늄합금 용해...73
• 제2절 타이타늄 합금의 정밀주조기술 연구...89
• 제3절 저비용 타이타늄 신합금 개발...105
• 제4절 타이타늄 신합금 상변태 거동 (위탁과제)...153
• 제5절 타이타늄계 합금의 일방향응고 기술 연구...175
• 제4장 목표달성도 및 관련분야에의 기여도...183
• 제1절 연구개발 목표 달성도...183
• 제2절 대외 기여도...184
• 제5장 연구개발 결과의 활용계획...193
• 제6장 연구개발 과정에서 수집한 해외과학기술정보...195
• 제7장 참고문헌...203