초록 ▼

ㅇ 본 과제는 2025년 이후 상용화가 예상되는 운전온도 700℃ 이상에서 작동하는 미래형 석탄화력발전소용 핵심 고온 부품에 사용 가능한 단련 Ni 계 초내열합금 조성 설계 기술 및 고온 기계적 특성 평가 기술을 개발하는 것이 목표임.
ㅇ 상용 소재를 벤치마킹한 후 전산모사 기법을 활용하여 유망 재료를 선정하고 상용 소재 조성을 개량함과 동시에 최첨단 분석기술과 평가기술의 지속적인 피드백을 통하여 Ni 계 초합금 소재 개발에 소요되는 비용과 시간을 최소화하는 시스템 기반의 연구 방법론을 적용하였음.
ㅇ 상용 소재인 Was

ㅇ 본 과제는 2025년 이후 상용화가 예상되는 운전온도 700℃ 이상에서 작동하는 미래형 석탄화력발전소용 핵심 고온 부품에 사용 가능한 단련 Ni 계 초내열합금 조성 설계 기술 및 고온 기계적 특성 평가 기술을 개발하는 것이 목표임.
ㅇ 상용 소재를 벤치마킹한 후 전산모사 기법을 활용하여 유망 재료를 선정하고 상용 소재 조성을 개량함과 동시에 최첨단 분석기술과 평가기술의 지속적인 피드백을 통하여 Ni 계 초합금 소재 개발에 소요되는 비용과 시간을 최소화하는 시스템 기반의 연구 방법론을 적용하였음.
ㅇ 상용 소재인 Waspaloy, Haynes282, Inconel740에 Mo, W, Al, Ti 첨가량을 조절한 개량 초내열합금 제조 후 고온 물성 평가 결과 Waspaloy에 Ti을 일부 Al으로 대체한 Waspaloy2 소재의 고온 물성이 가장 우수하였음.
ㅇ Waspaloy2는 700℃급 A-USC 발전 보일러의 주증기/재열증기관으로 적용 가능한 크리프강도/수증기산화/저주기피로수명 특성을 갖고 있어 이에 기반한 대형 제품 제조공정 및 동종/이종 용접 기술 개발을 통한 상용화 계획 수립 및 추진이 필요함.
ㅇ 고 크리프 강도, 저 열팽창계수를 갖는 Ni계 소재 설계에 활용하기 Ni-Al-Ti 원자포텐셜을 개발하여 기존에 개발된 열역학/속도론 계산 및 고온 기계적 물성 예측 기법에 접목함으로써 Ni계 초내열소재에 관한 효율적인 전산 합금 설계 기술을 확보함.
ㅇ Ni 계 초내열합금의 피로 수명 향상을 위한 가열 마찰 교반공정을 확립하였으며 부식 건전성 평가를 위한 음향방출 모니터링 시스템 최적화 기술을 확보함.

Abstract ▼

Ⅳ. The result of research and development
- Modification of commercially available alloys such as Waspaloy, Haynes282, and Inconel740 by adjusting concentrations of Mo, W, Al, and Ti was successfully conducted and the Waspaloy2 which replaced part of Ti of the original Waspaloy b
Al turned ou

Ⅳ. The result of research and development
- Modification of commercially available alloys such as Waspaloy, Haynes282, and Inconel740 by adjusting concentrations of Mo, W, Al, and Ti was successfully conducted and the Waspaloy2 which replaced part of Ti of the original Waspaloy b
Al turned out to have the best high temperature properties.
- Waspaloy2 turned out to have robust creep resistance, steam oxidation resistance, and low cycle fatigue resistance. Therefore, follow-up research activity on scaling-up and weldability is required to further proceed for the commercialization.
- Atomic potential for Ni-Al-Ti ternary system was developed for the computational alloy development in collaboration with thermodynamics/kinetics simulation and high temperature property models.
- Heated friction stir process to improve the fatigue property of Ni-based superalloys was successfully developed. In-situ monitoring system of corrosion process during corrosion experiment utilizing acoustic emission was also developed.

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 제출문 ... 2
• 보고서 초록 ... 3
• 요약문 ... 4
• SUMMARY ... 6
• CONTENTS ... 8
• 목차 ... 9
• 제1장 연구개발과제 개요 ... 10
• 제1절 연구개발의 필요성 ... 10
• 제2절 연구개발의 목적 및 범위 ... 12
• 제2장 국내외 기술개발 현황 ... 13
• 제1절 국외 기술개발 동향 ... 13
• 제2절 국내 기술개발 동향 ... 14
• 제3장 연구개발수행 내용 및 결과 ... 16
• 제1절 Ni계 초내열소재의 크리프 및 저주기 피로 특성 ... 16
• 제2절 Waspaloy, Inconel 740 개량 초내열소재의 고온 산화 특성 평가 ... 32
• 제3절 Ni 기 초합금 피로수명 향상을 위한 FSP 표면개질 기술개발 ... 41
• 제4절 원자스케일 전산모사 기반의 Ni기 초합금 설계 기술 개발 ... 52
• 제4장 목표달성도 및 관련분야에의 기여도 ... 60
• 제1절 목표달성도 ... 60
• 제2절 관련분야에의 기여도 ... 60
• 제5장 연구개발결과의 활용계획 ... 64
• 제6장 연구개발과정에서 수집한 해외과학기술정보 ... 65
• 제7장 참고문헌 ... 67
• 끝페이지 ... 69