초록 ▼

최종목표
○ 티타늄계 합금 스크랩의 금속 불순물 제어 기술 개발
- 수소 첨가 플라즈마 용해법에 의한 금속 불순물 제어
○ 티타늄계 합금 분말 제조 및 분말 내 산소 저감 기술 개발
- HDH/고상탈산법에 의한 저산소 분말 제조
○ 티타늄계 스크랩을 활용한 복합 탄질화물 분말 제조 및 응용기술 개발
- 물리화학적 방법에 의한 복합 탄질화물 분말 제조
- 급속소결법에 의한 고밀도 소결체 제조

개발내용 및 결과
○ 티타늄 2원계 합금 및 순 티타늄 스크랩의 고온용해를 위한 전처리

최종목표
○ 티타늄계 합금 스크랩의 금속 불순물 제어 기술 개발
- 수소 첨가 플라즈마 용해법에 의한 금속 불순물 제어
○ 티타늄계 합금 분말 제조 및 분말 내 산소 저감 기술 개발
- HDH/고상탈산법에 의한 저산소 분말 제조
○ 티타늄계 스크랩을 활용한 복합 탄질화물 분말 제조 및 응용기술 개발
- 물리화학적 방법에 의한 복합 탄질화물 분말 제조
- 급속소결법에 의한 고밀도 소결체 제조

개발내용 및 결과
○ 티타늄 2원계 합금 및 순 티타늄 스크랩의 고온용해를 위한 전처리 조건 확립
○ Ti-Ni, Ti-Mo, Ti-AI 합금 스크랩의 수소 플라즈마 아크 용해를 통한 금속불순물 제어(금속 불순물 < 1,000 ppm)
○ 순 티타늄을 이용한 2원계 합금 잉곳(Ti-Cr, Ti-V) 제조 및 분말화 원재료로 제공
○ Ti-Ni/Ti-Mo 2원계 합금 스크랩 분말화(입도< 150 μm) 및 분말 내 산소농도 5,000 ppm 이하, 탈산공정 이후 산소농도 2,000 ppm 이하 달성
○ 순 티타늄 스크랩을 이용한 2원계 합금 잉곳(Ti-V) 의 분말화 및 산소저감(입도 < 150 μm, 산소농도 2,000 ppm 이하
○ 티타늄 복합 탄질화물 제조를 위한 최적 밀링 조건 확립
○ 티타늄 합금 및 스크랩을 원료로 입도 0.2-2 μm의 2원계 복합 탄화물((Ti,V)C, (Ti,Cr)C, (Ti,Mo)C, (Ti,AI)C) 제조
○ 티타늄 합금 및 스크랩을 원료로 입도 0.2-2 μm의 TiC- Ni 복합 분말 제조
○ (Ti,V)C을 이용한 상대밀도 100%, 경도 20.4 GPa, 파괴인성 8.7 MPa·m^1/2의 복합 탄화물 소결체 제조
○ TiC-Ni을 이용한 상대밀도 100%, 경도 13.4 GPa, 파괴인성 8.1 MPa·m^1/2의 복합 탄화물 소결체 제조

기대효과
○ 티타늄계 합금 스크랩의 불순물 제어 및 산소 저감 기술 개발에 의하여 90% 이상 해외로 수출되는 국내 티타늄계 스크랩 자원의 활용
○ 국내 티타늄 및 티타늄계 합금 스크랩 활용에 따른 수출 억제 (200억원/년) 및 수입대체
○ 저부가가치 티타늄계 스크랩 자원을 활용한 신개념/고기능성 복합 탄질화물 분말 제조 및 고밀도 소결기술 개발로 고부가가치 창출
○ 저산소 합금분말 제조기술 개발 및 순도평가 기반 구축에 의하여 고순도 소재 및 부품에 대한 대일 무역 역조 해소에 기여

적용분야
○ 항공기, 플랜트 및 조선, 의료 분야 원재료
○ 반도체분야 스퍼터링 타켓
○ 내마모성 코팅재료 및 절삭 공구용 원재료

(출처 : 최종보고서 요약서 8~9p)

Abstract ▼

IV. R&D Results
● Control of metallic impurities in binary Ti based alloy scraps
- Establishment of pre-treatment conditions for high temperature melting of binary Ti based alloy and pure Ti scraps
● Control of metallic impurities in Ti-Ni, Ti-Mo, Ti-Al scraps by hydrogen plasma arc melting

IV. R&D Results
● Control of metallic impurities in binary Ti based alloy scraps
- Establishment of pre-treatment conditions for high temperature melting of binary Ti based alloy and pure Ti scraps
● Control of metallic impurities in Ti-Ni, Ti-Mo, Ti-Al scraps by hydrogen plasma arc melting(Metallic impurity < 1,000 ppm)
- Fabrication of binary Ti based alloy ingots (Ti-Cr, Ti-V) using pure Ti scraps and supply of the ingots for preparation of Ti based alloy powders
● Fabrication of Ti based alloy powders and oxygen removal in the powders
- Fabrication of binary Ti based alloy powders by HDH method (Particle size < 150 μm, oxygen content < 5,000 ppm)
· Fabrication of the powders from Ti based alloy scraps (Ti-Ni , Ti-Mo)
· Fabrication of the powder from pure Ti scraps (Ti-V)
- Oxygen removal of binary Ti based alloy powders by solid state deoxidation
· Ti-Ni: 1,280 ppm, Ti-Mo: 1,010 ppm, Ti-V: 870 ppm
● Fabrication of binary Ti based complex carbonitride powders and sintered bodies
- Fabrication of binary Ti based complex carbonitride powders from Ti based alloy and scraps (Particle size < 2 μm)
- Fabrication of binary Ti based complex carbonitride sintered bodies with high density by rapid sintering method
· (Ti, V)C: Relative density 100%, H_V 20.4 GPa, K_IC 8.7 MPa·m^1/2
· (Ti,Cr)C: Relative density 98%, H_V 18.5 GPa, K_IC 5.7 MPa·m^1/2
· TiC-Ni: Relative density 100%, H_V 13.4 GPa, K_IC 8.1 MPa·m^1/2

(출처 : SUMMARY 15~16p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 제출문 ... 6
• 최종보고서 요약서 ... 8
• 요약문 ... 10
• SUMMARY ... 14
• CONTENTS ... 18
• 목차 ... 20
• 제1장 연구개발 과제의 개요 ... 22
• 제1절 연구개발 목적 및 필요성 ... 22
• 1. 티타늄계 합금 스크랩의 금속 불순물 제어 기술 ... 22
• 2. 티타늄계 합금 분말 제조 및 분말 내 산소 저감기술 ... 24
• 3. 티타늄계 스크랩을 활용한 복합 탄질화물 분말 제조기술 ... 24
• 제2절 연구개발 내용 및 범위 ... 26
• 1. 티타늄계 합금 스크랩의 금속 불순물 제어 ... 26
• 2. 티타늄계 합금 분말 제조 및 분말 내 산소 저감 ... 28
• 3. 티타늄계 스크랩을 활용한 복합 탄질화물 분말 제조 ... 28
• 제2장 국내외 기술개발 현황 ... 30
• 제1절 티타늄계 합금 스크랩의 금속 불순물 제어기술 ... 30
• 1. 국내외 티타늄계 합금 스크랩의 재활용 현황 ... 30
• 2. 티타늄의 고온 용해 정련기술 ... 32
• 제2절 티타늄계 합금 분말제조 및 분말 내 산소 저감기술 ... 36
• 1. 티타늄계 합금 분말 제조 ... 36
• 2. 산소 저감 기술 ... 37
• 제3절 티타늄계 스크랩을 활용한 복합 탄질화물 분말 제조기술 ... 42
• 1. 국내 서멧트 관련 기술현황 ... 42
• 2. 국외 서멧트 관련 기술현황 ... 42
• 3. 국내외 공구용 세라믹 소결체 관련 기술현황 ... 43
• 4. 국내 공구용 분말 관련 기술현황 ... 43
• 5. 국외 공구용 분말 관련 기술현황 ... 43
• 제3장 연구개발 수행내용 및 결과 ... 45
• 제1절 티타늄계 합금 스크랩의 금속 불순물 제어 ... 45
• 1. 티타늄 2원계 합금 스크랩의 전처리 ... 45
• 2. 티타늄 선삭 스크랩의 재활용 ... 48
• 3. 티타늄 2원계 합금 스크랩의 불순물 제어 ... 55
• 4. 순 티타늄 스크랩을 이용한 2원계 합금 제조 ... 64
• 5. 순도평가 기반 기술 확립 및 DB화 ... 65
• 제2절 티타늄계 합금 분말제조 및 분말 내 산소저감 ... 68
• 1. 실험장치 및 방법 ... 68
• 2. 연구결과 ... 75
• 제3절 티타늄계 스크랩을 활용한 복합 탄질화물 분말제조 ... 91
• 1. 최소 밀링조건 탐색 ... 91
• 2. 상용합금을 이용한 분말 합성 ... 94
• 3. 스크랩 합금을 이용한 분말합성 ... 108
• 제4장 목표달성도 및 관련분야에의 기여도 ... 121
• 제1절 연구목표의 달성도 ... 121
• 1. 당해 연도 목표달성도 ... 121
• 제2절 관련분야의 기여도 ... 122
• 1. 정책적 측면 ... 122
• 2. 과학기술적 측면 ... 122
• 3. 경제·산업적 측면 ... 122
• 4. 국민생활과 사회수준 향상에의 기여 측면 ... 122
• 제5장 연구개발 결과의 활용계획 ... 123
• 제1절 성과확산방안 ... 123
• 제2절 기술이전방안 ... 124
• 제6장 연구개발과정에서 수집한 해외과학기술정보 ... 125
• 제1절 선행특허 조사 ... 125
• 1. 특허조사 결과 및 차별성 ... 125
• 2. 관련 특허조사 결과 ... 126
• 제2절 선행 논문조사 ... 127
• 1. 논문조사 결과 및 차별성 ... 127
• 2 관련 논문조사 결과 ... 128
• 제3절 선진국 연구기관의 연구실 벤치마킹 ... 129
• 1. 선진국 연구기관의 연구실 벤치마킹 ... 129
• 2. 선진국 연구기관 대비 기술수준 분석 ... 129
• 3. 세계 선도국가 기술수준 및 연구개발 역량 분석 ... 130
• 제7장 참고문헌 ... 131
• 별첨 위탁연구사업결과 보고서 ... 134
• 끝페이지 ... 169