초록 ▼

연구개요
최근, 전 세계적으로 이산화탄소 배출 감축을 위한 노력이 진행되고 있으며, 이에 따라 에너지 효율 향상을 위해 경량철강 개발을 위한 많은 연구들이 진행되어오고 있다. 기존에 많은 연구가 진행된 오스테나이트계 Fe-Mn-Al-C 경량철강의 경우, 우수한 상온 물성에도 불구하고 고온에서 장기간 노출 시에 β-Mn과 같은 취약한 상이 생성됨에 따라 고온특성이 매우 열위한 것으로 보고되고 있으며, 이에 본 연구에서는 경량철강의 고온석출/변형기구를 규명함으로써 경량철강의 고온물성 향상 기술을 개발하고자 하고자 하였다. 이를 위

연구개요
최근, 전 세계적으로 이산화탄소 배출 감축을 위한 노력이 진행되고 있으며, 이에 따라 에너지 효율 향상을 위해 경량철강 개발을 위한 많은 연구들이 진행되어오고 있다. 기존에 많은 연구가 진행된 오스테나이트계 Fe-Mn-Al-C 경량철강의 경우, 우수한 상온 물성에도 불구하고 고온에서 장기간 노출 시에 β-Mn과 같은 취약한 상이 생성됨에 따라 고온특성이 매우 열위한 것으로 보고되고 있으며, 이에 본 연구에서는 경량철강의 고온석출/변형기구를 규명함으로써 경량철강의 고온물성 향상 기술을 개발하고자 하고자 하였다. 이를 위해 본 연구에서는 in-situ TEM 분석기법을 활용하여 고온에서 경량철강의 변형거동을 실시간으로 관찰하였으며, 또한 제1원리 계산 등을 통해 고온에서의 석출 / 미세조직 변화와 물성과의 상관관계를 규명하였으며, 이와 함께 다양한 합금을 제조하여 평가함을 통해 고온 물성이 우수한 경량철강 합금을 도출하였다.

연구 목표대비 연구결과
∎ Fe-Mn-Al-C base 경량철강 고온석출 거동 / 기구 분석
-. In-situ TEM을 활용한 경량철강 전위거동 실시간 분석, 고온 (675℃) 시효열처리에 따른 경량철강 상변태 및 석출거동 분석 (열역학 계산 결과와 TEM 분석결과를 바탕으로 석출기구 규명) ∎ Fe-Mn-Al-C base 경량철강 고온변형 거동 분석
-. 경량철강 고온 (500~1100℃) 인장 변형 시, 석출 거동 분석 완료 (온도별 상 변태 및 석출기구 분석 완료)
∎ Ti첨가형 경량철강 고온석출 거동 / 기구 분석
-. Ti 첨가 경량철강 샘플제작 및 상온 및 고온 미세조직/석출거동 분석 완료 (Ti 첨가에 따른 Laves상 (Fe2Ti) 석출 거동 분석 완료)
∎ Ti첨가형 경량철강 고온변형 거동 분석
-. FEM 계산결과와 TEM 분석결과를 바탕으로 고온에서 기지상 (오스테나이트)과 석출상 (Laves상)의 변형 거동 분석 완료
∎ 인공신경망 모델링 활용 합금설계
-. 문헌 등으로부터 수집한 2,909개의 데이터를 바탕으로 22종의 입력 데이터(합금성분 21종 + 온도)에 따른 고온물성 (TS, YS, El.) 예측 → 모델합금 설계에 활용
∎ 고온물성이 우수한 경량철강 합금설계 도출
-. Fe-20Mn-6Ti-3Al-0.06C-3Ni-0.06Nb
∎ 국외 SCI 논문 게재 목표 대비 초과 달성
-. 계획 6건 vs. 실적 10건 (주저자/고신저자 8건)

연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과 (연구개발결과의 중요성)
∎ 본 과제에서는 기존의 오스테나이트계 Fe-Mn-Al-C 경량철강이 가지는 열위한 고온특성을 개선하기 위해 Al 함량을 줄이고 Ti을 첨가한 Ti-bearing 경량철강을 개발하였으며, 이러한 Ti-bearing 경량철강은 향후 추가 연구 등을 통해서 다양한 고온 발전부품 (가스터빈 압축기 블레이드, 스팀터빈 블레이드 등)으로의 적용이 가능할 것으로 판단된다.
∎ 한편, 본 과제의 연구결과(경량철강 석출기구 규명 및 미세조직 제어기술)는 향후 고기능 경량철강 개발의 기초 자료로 활용이 가능할 것으로 판단된다.

(출처 : 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 2
• 목차 ... 3
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 4
• 가. 최종 연구목표 ... 4
• 나. 연구 내용 및 방법 ... 4
• 2. 연구개발과제의 수행 과정 및 수행 내용 ... 5
• 가. Fe-Mn-Al-C base 합금의 고온 석출 거동 분석 ... 5
• 나. Fe-Mn-Al-C base 합금의 고온 석출 기구 ... 7
• 다. Fe-Mn-Al-C base 합금의 고온 변형 거동 (In-situ TEM 분석결과) ... 9
• 라. Ti 첨가형 경량철강 고온석출 거동 / 기구 분석 ... 11
• 마. Ti 첨가형 경량철강 고온 변형거동 분석 ... 12
• 바. 인공신경망 모델링 활용 합금설계 ... 13
• 3. 연구개발과제의 수행 결과 및 목표 달성 수준 ... 15
• 1) 정성적 연구개발성과(연구개발결과) ... 15
• 2) 세부 정량적 연구개발성과 ... 15
• 3) 목표 달성 수준 ... 15
• 4) 목표 미달 시 원인 분석 ... 15
• 4. 연구개발성과의 관련 분야에 대한 기여 정도(연구개발결과의 중요성) ... 16
• 5. 연구개발성과의 관리 및 활용 계획 ... 16
• 6. 참고문헌 ... 17
• [붙임1] 세부 정량적 연구개발성과 ... 18
• [붙임2] 연구책임자 대표적 연구실적 및 증빙(요약문 및 사본) ... 21
• 끝페이지 ... 31