초록 ▼

□ 연구개요
철분말을 이용한 제품의 제조 기술은 기존 주단조 방식으로 제조되는 고강도 경량 철강 소재의 한계를 극복할 수 있음. 현재 철분말을 이용한 제품의 대부분은 자동차에 사용되는 정밀 부품이며 대부분의 합금조성이 주로 저합금강으로 제한적이고 고강도가 요구되는 일부 부품에는 사용이 제한되고 있는 실정임.
최근 활발한 연구가 진행되고 있는 고망간강이나 고강도 오스테나이트계 스테인리스강에 대한 철분말 합금의 체계적인 연구가 미비함. 고망간 TWIP강이나 고망간 TRIP강, 고니켈 마레이징강의 주요 합금원소인 Mn과 Ni은

□ 연구개요
철분말을 이용한 제품의 제조 기술은 기존 주단조 방식으로 제조되는 고강도 경량 철강 소재의 한계를 극복할 수 있음. 현재 철분말을 이용한 제품의 대부분은 자동차에 사용되는 정밀 부품이며 대부분의 합금조성이 주로 저합금강으로 제한적이고 고강도가 요구되는 일부 부품에는 사용이 제한되고 있는 실정임.
최근 활발한 연구가 진행되고 있는 고망간강이나 고강도 오스테나이트계 스테인리스강에 대한 철분말 합금의 체계적인 연구가 미비함. 고망간 TWIP강이나 고망간 TRIP강, 고니켈 마레이징강의 주요 합금원소인 Mn과 Ni은 최신의 3세대 첨단고강도강 개발의 핵심 원소임.
기존의 철분말 합금은 저합금 첨가의 페라이트 기지를 기본으로 하는 1세대 고강도강을 목표로 개발되었으나 소결 부품 밀도에 따른 강도의 한계를 보여주고 있음. 따라서 기존의 합금조성과 전혀 다른 Mn과 Ni이 첨가된 페라이트와 오스테나이트 복합 기지조직을 가지는 3세대 첨단고강도강 철분말 합금이 개발되면 기존 공정으로 제조된 경량 철강 제품의 문제점들을 해결하고 우수한 비강도를 가지는 새로운 철합금 소결 제품과 응용 영역을 개발할 수 있음. 이를 위해 Mn과 Ni 첨가에 따른 철합금 소결체의 비강도 특성과 관련된 기본 연구들이 우선되어야 함.

□ 연구 목표대비 연구결과
최종 목표 : 고비강도 FeMnNiC 소결합금 설계 최적화
연구 결과 : 열역학 계산을 통해 Mn, Ni, C 변화에 따른 상태도와 오스테나이트와 페라이트 내의 원소 분포를 확인하고 데이터베이스화함. 데이터베이스를 통하여 실험 시편의 조성과 냉각 조건등을 결정함. 스파크 플라즈마 소결(SPS)를 이용한 다상 조직 시편 제조 및 상분율 제어를 위한 공정 조건을 확립하고, 냉각 조건에 따른 상분율 변화와 graphite 몰드로 부터의 탄소확산의 영향을 실험으로 확인. FeMn, FeNi 2원계 합금 철분말 소재를 SPS를 이용하여 제조하고 소성 가공시 오스테나이트 안정성 변화에 따른 잔류 오스테나이트 분율 변화를 예측할 수 있는 구성 모델을 개발함. FeMnC, FeNiC 합금의 시편을 제조하여 기초 물성 실험을 진행함. 특히, C 첨가에 따른 오스테나이트 안정도와 상분율 변화를 실험으로 확인. 이전의 결과를 토대로 FeMnNiC 시편의 시험 조성을 정하여 시편을 제조 압축 실험과 경도 시험을 통한 기초 물성 실험을 진행함. 특히 조성 변화와 압축 전후에 따른 상분율 변화와 경도 변화를 실험으로 확인함. 소성 가공시 오스테나이트 분율 변화에 따른 경도 변화를 예측할 수 있는 구성 모델을 개발함. 이를 통해 FeMnNiC 소결합금의 설계를 최적화 하였고, 분말야금으로 제조된 시편이 합금 분말에서의 나노 결정 크기로 인해 기존 고망간강과 고니켈강에서는 얻을 수 없는 많은 양의 잔류 오스테나이트를 얻을 수 있음을 확인함.

□ 연구개발결과의 중요성
최근 10여년 사이에 고강도 합금 철분말에 대한 연구 결과들이 활발하게 발표되고 있으며 대부분의 연구는 기존 저합금강 또는 일부 316SS와 같은 스테인리스강에 국한되어 있음. 현재 주단조 철강재의 가장 화두는 경량 철강소재 개발로 3세대 첨단 고강도강에 해당하는 망간강이 가장 주목을 받고 있는 합금 강종임. 본 과제에서 진행한 망간강과 니켈강에 대한 합금 철분말 소재에 대한 연구는 전 세계적으로 아직 연구가 시작되지 않은 블루 오션 분야임. 합금 철분말로 제조된 망간강이나 니켈강에서 관찰되는 변태소성거동이나 미세조직 특성 과 연관된 강화 메커니즘 규명과 기계적 성질 변화에 관한 연구는 소결체의 기공도 효과, 기공 형상, 분말 특성, 소결 공정 조건 등과 연관하여 학문적 가치가 충분함.

(출처 : 연구결과 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 2
• 목차 ... 3
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 3
• √ 연구개발의 필요성 ... 3
• √ 연구 목표의 창의성·도전성 ... 9
• √ 연구 목표 및 내용 ... 10
• 2. 연구수행내용 및 연구결과 ... 13
• √ 1차년도 ... 13
• √ 2차년도 ... 18
• √ 3차년도 ... 21
• √ 4차년도 ... 24
• 3. 연구개발결과의 중요성 ... 30
• 4. 참고문헌 ... 31
• 5. 연구성과 ... 33
• 끝페이지 ... 35