연구의 목적 및 내용 고강도화 나노결정립 재료의 취약한 상온 소성 특성과 소성이 우수한 결정립 양극화 나노구조 복합 재료의 강도 저하 특성을 최적화를 위하여 제안된 기술인 “공정조직 불균일도 제어” 기술 확립하였으며 거시적이 “고장력 특성 원리를 규명” 의 연구목표를 성공적으로 수행하였다고 판단된다. 성공적 목표달성을 위한 세부 목표는 다음과 같이 정리된다. ● 극미세 공정조직 합금군 개발: 경량합금의 극미세 공정조직 제어 합금 개발 - Al-, Ti-과 Mg-계 합금의 극미세 공정조직 제어 합금 개발 ● 극미
연구의 목적 및 내용 고강도화 나노결정립 재료의 취약한 상온 소성 특성과 소성이 우수한 결정립 양극화 나노구조 복합 재료의 강도 저하 특성을 최적화를 위하여 제안된 기술인 “공정조직 불균일도 제어” 기술 확립하였으며 거시적이 “고장력 특성 원리를 규명” 의 연구목표를 성공적으로 수행하였다고 판단된다. 성공적 목표달성을 위한 세부 목표는 다음과 같이 정리된다. ● 극미세 공정조직 합금군 개발: 경량합금의 극미세 공정조직 제어 합금 개발 - Al-, Ti-과 Mg-계 합금의 극미세 공정조직 제어 합금 개발 ● 극미세 공정조직 합금의 첨가원소/냉각속도에 따른 공정조직 불균일도 형성 및 제어 기술 확립 - 기계적 특성이 좋은 Ti-Fe-Sn합금의 heterogeneity를 이용하여 최적의 물성을 구현 ● 극미세 공정조직 합금의 거시적 전위, 전단, 쌍정 동반 복합 변형 기구 해석 및 규명 - 미세조직적 불균일도를 갖는 극미세 공정조직 합금의 불균일도화 해석 및 기계적 물성 평가 ● 복합 변형기구를 통한 고장력 극미세 합금 설계 기술 확보 - 분자동역학을 기반으로 극미세 공정합금의 atomic-scale 미세구조해석 및 미시적 변형기구 해석을 위한 초석 확보 연구결과 고장력 금속 소재기술을 개발하고자 공정반응을 이용한 “극미세 공정 조직 형성”을 체계적으로 이해하며, 이를 활용하여 합금설계에 따른 “극미세 공정조직의 불균일도 제어”기술을 확보하였으며, 이에 따른 “고장력 특성과 불균일도의 상호관계를 규명”하여 최종적으로 불균일도 제어형 극미세 공정조직 합금의 고장력 원리를 “전위, 전단, 쌍정의 복합 변형기구를 이용하여 규명”한 연구결과는 다음과 같다. I: Ti-, Al-, Mg-계 극미세 공정 조직 제어 합금 개발 ○ Al-Cu/Fe-X, Mg-Zn/Al-X, Ti-Ni/Fe-X 공정조직 극미세화 및 불균일도 형성 및 제어 II: 극미세 공정조직 불균일도를 이용한 미세조직과 기계적 물성 관계 규명 ○ 극미세 공정조직의 크기, 형상, 구조, 분포에 따른 불균일도 해석 III: 불균일도를 활용한 고장력 기구 해석 및 규명 ○ 전위, 전단, 쌍정 복합 변형기구를 활용한 고장력 원리 해석 위 연구결과 극미세 공정합금의 불균일성은 크게 I) 구조적 불균일성 과 II) 화학적 불균일성 으로 구분하는 것을 발견하였으며 두가지 불균일성의 tailoring조합을 이용하여 궁극적으로 추구한 고장력화 배경을 확립할 수 있다. 연구결과의 활용계획 본 연구 결과는 고장력 구조재료에 직접적인 응용이 가능한 연구결과로 판단되며 미세조직 및 변형거동 해석을 통한 불균일성 미세조직-기계적 특성 최적화 연구결과는 국가의 미래기반 산업인 우주 항공 소재개발 및 에너지 효율성 향상을 위한 경량합금으로의 기술이전이 가능하기 때문에 그 활용 범위는 매우 다양하며 이러한 기술에 고기능을 부여한 연구를 수행하는 경우 기능성 물분해 적극소재와 고장력 고전기전도도 구현이 가능한 극미세 공정합금의 개발이 가능하기 때문에 최근 사회적인 이슈인 환경분야, 에너지 분야에 적극적인 활용이 가능할 것으로 기대한다. 또한, 극미세 공정조직 제어 기술을 보유한 인력을 배출함으로써 국가 발전의 초석을 이룰 수 있을 것으로 확신한다.
Abstract▼
Purpose & contents Development of bimodal ultrafine eutectic alloys can be one of the important microstructural design strategies to improve the plasticity of the high strength nanostructured metals. Hence, it is necessary to build up a novel concept of "heterogeneity in ultrafine eutectuc struct
Purpose & contents Development of bimodal ultrafine eutectic alloys can be one of the important microstructural design strategies to improve the plasticity of the high strength nanostructured metals. Hence, it is necessary to build up a novel concept of "heterogeneity in ultrafine eutectuc structure" and their "deformation mechanism" at room temperature. In order to understand the role of the heterogeneity in the ultrafine eutectic alloys, the systematic approaches can be as follow. ●Development of bimodal ultrafine eutectic alloy in the typical light Ti-, Al- and Mg-based alloys ●Devitrification of additional elements on evolution of the heterogeneity in the ultrafine eutectic structures ●Understanding of deformation mechanism of the heterogeneous ultrafine eutectic alloys based on microstructural analysis ●Elucidation of deformation mechanisms of the ultrafine eutectic alloys containing heterogeneity ●Development of alloy design concept for the ultrafine eutectic alloys tunned by heterogeneity Result It has been well known that conventional alloys show typical inverse proportional relationship between strength and plasticity. However, there is a room to overcome such classical relationship in the nanosturctured materials by building up the bimodal distribution of the grains. In the present investigation, it will be clarified the influence of the length-scale heterogeneities and phase selection in the bimodal ultrafine eutectic alloys on mechanical properties. Hence, it is feasible to find out a unified design strategy of the high toughen ultrafine eutectic alloys with enhanced plasticity at room temperature. Furthermore, the detailed deformation mechanism of the bimodal ultrafine eutectic alloys will be systematically investigated. I phase: Development of Ti-, Al-, Mg-based ultrafine eutectic alloys ○Ti-Fe/Ni-X, Mg-Zn/Al-X, Al-Cu/Fe-X ultrafine eutectic alloys ○Understanding of design strategy for the ultrafine eutectic alloys containing heterogeneity ○Influence of additional elements/cooling rate on formation of the heterogenety in the eutectic structure II phase: Correlation between heterogeneous microstructure and mechanical properties of the ultrafine eutectic alloys ○Understanding of formation of the heterogeneity in terms of length-scale, morphology and phase selection ○Influence of the heterogeneity in the ultrafine eutectic structure on mechanical properties ○Elucidation of the deformation mechanism for the ultrafine eutectic alloys containing heterogeneity III phase: Contruction of alloy design strategy for the heterogeneous ultrafine eutectic structure ○Design strategy for the ultrafine eutectic alloys with optimum heterogeneity ○Development of theoretical background to control the heterogeneity in the ultrafine eutectic alloys Expected Contribution Ultrafine structured metallic alloys as one of the next generation extended nano-based structural materials are important research areas to achieve both high technology and industrial development. In order to contribute the national aims, it is necessary to investigate the detailed deformation mechanisms of the nanocomposites developed by bimodal distribution of grain size. Furthermore, these investigations can very effective to develop advanced aerospace industry and energy industry by applying them into the light metallic materials. Therefore, it can be widely utilized for Korean industrial areas. Furthermore, it is feasible to take a chance to occupy the advanced engineering techniques in the areas of the nanocomposites.
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