초록 ▼

□ 연구개발목표
2004년 대만의 연구단에서 시작된 연구는 소위 “고엔트로피합금(High-entropy alloy, HEA)”로 명명되며, 다양한 조합에 따라 우수한 기계적 특성 및 내부식성 등을 갖고 있어 많은 각광을 받고 있다. 하지만 HEA에 대한 이해는 현재 연구 초기 단계에 머물러 있다. 본 연구는 고엔트로피합금의 나노구조를 분석하며, 다양한 고엔트로피합금의 상온 및 극저온 강화 기구의 이해를 위해 아래와 같은 목표를 가지고 연구 활동을 수행한다.
1. 3D-APT를 활용한 고엔트로피합금의 시험편 적합성 평가 및

□ 연구개발목표
2004년 대만의 연구단에서 시작된 연구는 소위 “고엔트로피합금(High-entropy alloy, HEA)”로 명명되며, 다양한 조합에 따라 우수한 기계적 특성 및 내부식성 등을 갖고 있어 많은 각광을 받고 있다. 하지만 HEA에 대한 이해는 현재 연구 초기 단계에 머물러 있다. 본 연구는 고엔트로피합금의 나노구조를 분석하며, 다양한 고엔트로피합금의 상온 및 극저온 강화 기구의 이해를 위해 아래와 같은 목표를 가지고 연구 활동을 수행한다.
1. 3D-APT를 활용한 고엔트로피합금의 시험편 적합성 평가 및 결과 도출
2. 개발된 고엔트로피합금의 나노구조의 조직 분석
3. 미세구조 특성별 강화 효과에 미치는 영향력 해석
4. 극저온 분위기에서의 소성 가공(방해 실험) 평가 및 나노구조의 조직 분석
위의 연구를 바탕으로 고엔트로피합금의 성분별/원소별 강화 효과 등을 종합적으로 해석할 수 있을 것으로 기대된다.

□ 연구개발내용
본 연구에서는 원자들의 확산 거동과 초국부적 성분 분석이 가능한 3차원 원자 탐침 단층촬영 장치(3D-APT)를 활용하여, 발생 가능한 원소들의 불균질성을 확인할 수 있을 것으로 기대되며, 이를 바탕으로 이종 원소들간의 상호작용에 대한 연구를 진행할 계획이다. 일반적으로 기존에 알려진 이종원소에 의한 강화 기구는 결함과 결함간의 상호작용 관점에서 강화 효과를 고려하며, 어떠한 결함들이 존재하는가에 따라서 다양한 강화 기구로 분류하여 설명하고 있다. 합금 내에 존재하는 결함인 전위, 적층 결함, 쌍정 등이 생성 또는 이동을 할 때, 침입형 원소, 치환형 원소, 모재와 상이한 생성물들(GP존, 석출, 편석, 등)과 상호작용을 일으킨다. 예를 들면, 침입형 원소들과 이동하는 전위들과의 관계를 설명하는 Cottrell 분위기 효과, 치환형 불순물들이 특정 적층 결함 등에 편석되어 결함 에너지를 낮춰 강화 효과를 일으키는 것으로 알려진 Suzuki 효과, 또한 모재의 원소와 다른 조합의 농도를 가진 다양한 생성물들(예를 들어, GP zone, short-range order, 편석, 군집체, 석출 등)과 재료의 결함들이 상호 작용을 일으키는 다양한 효과 등이 있다. 이러한 다양한 효과들은 구조 재료의 강도에 큰 영향을 미치므로, 기존에 일반적으로 알려져 있던 강화기구를 고엔트로피합금에서 이해하고, 추가적인 강화기구를 발견할 수 있을 것으로 기대된다.

□ 연구개발성과
신물지 특허 출원

□ 활용계획 및 기대효과
본 연구는 매우 학술적인 관점에서 수행되어 새롭게 개발되는 합금들의 다양한 소성 거동을 이해하며 동시에 극한 환경 하에서의 소성 특성도 밝힐 수 있다. 특히 초국소 부위의 특정 원소 혹은 혼합성분들의 존재가 야기 시킬 소성 특성은 매우 흥미로울 것으로 판단된다. 이 결과물들은 미래원천기술을 확보하는데 핵심적인 판단 기준이 될 것이며, 보다 다양한 응용분야에 적용될 것으로 기대된다. 예를 들어, 우선 특정 분야에 필요한 기계적 특성을 기술하고, 요구되는 강화효과를 결정한 후, 어떠한 합금원소가 요구되는 특성을 보이는가를 판단할 때 하나의 지표로 사용될 수 있다. 최종적으로 극한 환경, 예를 들면, 우주 산업, 항공 산업, 북극해 에너지 및 자원 개발 산업 등에서 사용될 구조재료의 기계적 물성치를 향상시킬 수 있을 것으로 판단된다.

(출처 : 국 문 요 약 문 2p)

Abstract ▼

□ Purpose
In 2004, there was a report about a new alloy system, so-called "high-entropy alloy (HEA)" which shows excellent mechanical property, corrosion resistance, and so on. To understand plastic deformation mechanism of nanostructured HEAs in this project, microstructures of HEAs with differe

□ Purpose
In 2004, there was a report about a new alloy system, so-called "high-entropy alloy (HEA)" which shows excellent mechanical property, corrosion resistance, and so on. To understand plastic deformation mechanism of nanostructured HEAs in this project, microstructures of HEAs with different deformation conditions, i.e., cryogenic temperature, are analyzed with following perspectives.
1. Suitability of three dimensional atom probe tomography (3D-APT) for newly developed HEAs
2. Analysis of nanostructured HEAs newly developed
3. Leverage of strengthening mechanisms under a given condition
4. Influence of strengthening mechanisms of nanostructured HEAs at cryogenic temperature
Therefore, it is possible to understand the effect of element and concentration on strengthening mechanisms of HEAs.

□ Contents
In general, there are several theories describing strengthening mechanisms between defects (such as dislocation, stacking fault and twin) and newly formed products (for example, GP zone, precipitation, segregation, and so on). To analyze such nanostructured features, it is necessary to analyze atomic distribution in HEAs using chemical analysis tools. In this project, it is possible to understand interactions between heterogeneous elements in high-entropy alloys using three dimensional atom probe tomography. Another interesting feature is to understand deformation mechanisms of nanostructured HEAs at severe condition, such as cryogenic temperature. Based on the studies as describe above, it is expected that, not only theories revealed before but also new theory could be applied to understand strengthening mechanism of nanostructured HEAs.

□ Development results
Patents

□ Expected Contribution
This study is quite oriented to very fundamental perspective to understand deformation mechanism of nanostructured HEAs at severe condition, such as cryogenic temperature. Especially, it is far exciting to understand strengthening mechanism attributed by the distribution and the mount of elements nearby lattice defects, such as dislocation, stacking fault, twin and so on. These results could be used as a kinds of guideline to design new strengthening mechanism for new HEAs which can be applied to a given condition. In final, new structural materials with enhanced mechanical properties (high strength, large elongation, improved toughness) can be applied to aerospace industry, aviation industry, and Arctic energy development etc.

(source: 영 문 요 약 문 3p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 국 문 요 약 문 ... 2
• 영 문 요 약 문 ... 3
• 보 안 성 검 토 ... 4
• 연 구 분 야 ... 4
• Ⅰ. 실 적 ... 5
• 1. 연구개발 목표 및 평가의 착안점 ... 5
• 2. 연구범위 및 연구수행 방법 ... 6
• 3. 연구수행 내용 및 결과 ... 7
• 4. 연구개발목표의 달성도 및 자체평가 ... 12
• 5. 연구성과 ... 13
• 6. 구매금액이 3천만원 이상인 기자재 구매현황 ... 16
• 7. 연구비 집행실적 ... 18
• 8. 연구수행에 따른 문제점 및 개선방향 ... 18
• 9. 중요 연구변경 사항 ... 18
• 10. 기타 건의사항 ... 18
• Ⅱ. 계 획 ... 19
• 1. 국내외 관련분야의 환경변화 ... 19
• 2. 연구개발 목표 및 내용 ... 19
• 3. 연구추진내용 ... 19
• 4. 연구평가시 착안점 및 척도 ... 20
• 5. 연구개발 사업추진체계 ... 21
• 6. 기타 주요 변경사항 ... 21
• 7. 연구비 소요명세서 ... 22
• 8. 연구과제의 기술적 위험요소 분석 및 안전관리 대책 ... 27
• 9. 참고사항 ... 28
• 끝페이지 ... 33