초록 ▼

Ⅲ. 연구개발의 내용 및 범위
o 극저온(-196℃) 기계적 합금화를 이용한 결정립 미세화
- 기계적 합금화 공정시 나타나는 cold welding을 피하고 바로 파쇄를 함으로써 미세 결정립을 구현함
- 반복적인 cold welding에 의해 분말 내부에 trap되는 Ar gas의 양을 줄여 파괴인성을 향상
- 기계적 합금화 공정시간을 단축시켜 오염 양을 줄임
- 기계적 합금화중 오염물과의 반응속도를 저하시켜 확산오염을 막음
o 내부 분위기 제어를 통한 연성 향상
- Ar분위기에서 기계적 합금화

Ⅲ. 연구개발의 내용 및 범위
o 극저온(-196℃) 기계적 합금화를 이용한 결정립 미세화
- 기계적 합금화 공정시 나타나는 cold welding을 피하고 바로 파쇄를 함으로써 미세 결정립을 구현함
- 반복적인 cold welding에 의해 분말 내부에 trap되는 Ar gas의 양을 줄여 파괴인성을 향상
- 기계적 합금화 공정시간을 단축시켜 오염 양을 줄임
- 기계적 합금화중 오염물과의 반응속도를 저하시켜 확산오염을 막음
o 내부 분위기 제어를 통한 연성 향상
- Ar분위기에서 기계적 합금화 수행시 cold welding 분말 사이에 Ar이 미세기공으로 trap되는 문제가 발생. trap된 Ar은 확산속도가 낮아 어닐링시에도 외부로 빠져나가지 못함.
- Ar trap문제를 해결하기 위해 어닐링을 통해 제거할 수 있는 H, He 등의 분위기를 기계적 합금화에 적용.

Abstract ▼

The nano-structured ODS alloy was produced by mechanical alloying a mixture of pre-alloyed powder having a nominal composition of Fe–14Cr–3W–0.4Ti (wt.%) and particle size ranging from 45 to 150 μm and 0.3% Y₂O₂ having a particle size ranging from 17 to 31nm. The pre-alloyed Fe

The nano-structured ODS alloy was produced by mechanical alloying a mixture of pre-alloyed powder having a nominal composition of Fe–14Cr–3W–0.4Ti (wt.%) and particle size ranging from 45 to 150 μm and 0.3% Y₂O₂ having a particle size ranging from 17 to 31nm. The pre-alloyed Fe alloy powder was produced by Ar gas atomization by Special Metals Powder Division. The powder mixture was ball milled for 40hours in a static Ar environment at very low temperatures. The mechanically alloyed powder was filled into a mild steel can which was evacuated to a vacuum of ~ 1 Pa at a temperature of 400℃, sealed and HIPed at 1150℃. Tensile tests at room temperature were carried out in a screw-driven machine equipped with a high temperature vacuum furnace at a nominal strain rate of about 10^-3s^-1.A sub sized flat specimen with the gage section of 7.62mm×1.52mm×0.76mm was used for the tensile testing. All specimens were machined to have their length direction aligning with the extrusion direction (L-orientation). Specimen elongation was obtained by reading the moving distance of machine crosshead during extension. The microstructure after heat-treatment was characterized by a transmission electron microscopy (TEM). 3 mm diameter disk specimens were cut by wire electro-discharge machining and thinned to ~100μm thickness and electro-polished in a Tenupol-3 using an electrolyte solution of 75% methanol and 25% nitric acid at about -27℃. For each fractured tensile specimen, the fracture surface and side surface in the necked region were observed in a scanning electron microscope (SEM). Focused ion beam lift-out specimens were prepared to examine crystallographic texture, dislocation structures, and nanoclusters of the tensile fractured specimen using TEM, EBSD, and atom probe tomography. Peierls stress, grain boundary strengthening, direct nanocluster strengthening, dislocation forest hardening, and matrix hardening were discussed as major strengthening mechanisms.
The contribution of grain boundary strengthening to overall strengthening was most significant among them at ambient temperatures. A yield strength prediction model was established and compared with experimental data. In addition, the model was applied to explain the yield strength of different alloys.

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 제출문 ... 2
• 보고서 초록 ... 3
• 요약문 ... 4
• SUMMARY ... 7
• 목차 ... 8
• 제 1 장 연구개발과제의 개요 ... 9
• 제 2 장 국내외 기술개발 현황 ... 10
• 제 3 장 연구개발수행 내용 및 결과 ... 10
• 가. Fe-14Cr-3W prealloyed 분말의 제조 및 수급 ... 10
• 나. 기계적합 합금화 예비 시험 수행 ... 11
• 다. 극저온 기계적합금화 장비 설계 및 제조 ... 13
• 라. 극저온 밀링 후 입도 변화 분석 ... 14
• 마. 기계적합금화의 공정제어를 통한 오염층 형성 제어 ... 18
• 바. 기계적합금화 후 금속분말의 소결(HIP) 및 후처리 ... 18
• 제 4 장 목표달성도 및 관련분야에의 기여도 ... 21
• 제 5 장 연구개발결과의 활용계획 ... 21
• 제 6 장 참고문헌 ... 22