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연구개요
본 연구에서는 W/Mo/Nb/Ta 기반 내화금속 합금분말 기지 내 화학량론적 화합물 (stoichiometric compound)의 종류, 부피분율, 분포 및 구성상인 저융점 고용상등의 미세구조를 적극적으로 제어하여 3D 프린터 활용 내화 비정질 발포 합금 제조기술을 도출하는 것을 최종목표로 함.

연구 목표대비 연구결과
본 연구에서는 W/Mo/Nb/Ta 기반의 내화금속계를 기본으로 3D 프린팅용 비정질 합금분말 잉크 개발 및 관련 합금 분말계에 대한 열역학적 상안정성 예측과 방전 플라즈마 소결(spa

연구개요
본 연구에서는 W/Mo/Nb/Ta 기반 내화금속 합금분말 기지 내 화학량론적 화합물 (stoichiometric compound)의 종류, 부피분율, 분포 및 구성상인 저융점 고용상등의 미세구조를 적극적으로 제어하여 3D 프린터 활용 내화 비정질 발포 합금 제조기술을 도출하는 것을 최종목표로 함.

연구 목표대비 연구결과
본 연구에서는 W/Mo/Nb/Ta 기반의 내화금속계를 기본으로 3D 프린팅용 비정질 합금분말 잉크 개발 및 관련 합금 분말계에 대한 열역학적 상안정성 예측과 방전 플라즈마 소결(spark plasma sintering, SPS)을 활용한 비정질 발포구조체 모사 및 관련 메커니즘을 규명하는 연구를 수행하였음. 또한, 금속 3D 프린터를 활용한 내화금속 발포구조체 제조를 위한 합금 및 공정조건 최적화 방안을 모색하였으며 주요 연구결과를 요약하면 다음과 같음 :
- 60시간 기계적 합금화된 W 및 Mo 기반 비정질 합금 분말을 1200℃ 열처리시 결정화 온도 부근에서 탄소 배출이 발생하는 것과 함께 약 50%까지 비정질 구조가 새롭게 형성되는 것으로 확인되었으며, 3D 프린팅용 비정질 합금 분말 잉크로 활용이 가능함을 보여줌.
- 해당 비정질 합금 분말을 열처리한 뒤 SPS 소결을 활용하여 소결한 결과, 관련 비정질 구조가 소결 이후에도 유지되는 것으로 확인되었으며, 소성변형시 비정질상 존재에 따른 국부전단변형이 관찰되었음.
- 또한, 해당 열처리된 합금 분말 소결체가 약 6.7% 이상의 기공 분율을 가질 때 발포 구조체의 특성을 나타내는 것으로 확인됨.

연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과 (연구개발결과의 중요성)
- 본 연구에서는 내화금속기반 비정질 합금 분말의 제조 및 SPS 소결을 활용한 발포 구조체 모사시험에 대한 연구를 수행하였으며, 그 결과 기존 급속응고방법을 통해 제조하기 어려운 내화금속의 비정질화와 함께, 해당 합금 분말을 열처리한 뒤 소결했을 때 비정질상을 유지 또는 새롭게 형성할 수 있다는 가능성을 제시하였다는 점에서 학술적으로 매우 의미 있는 연구결과라 할 수 있음.
- 또한, 본 연구개발성과로부터 도출한 내화금속 기반 비정질 소재 제조기술은 국방 및 우주항공 산업뿐만 아니라 자동차 산업(자동차 범퍼 필러 등), 의료 산업(방사선 차폐장치), 스포츠 산업(고경량, 고탄성 골프 클럽 헤드) 등 다양한 산업분야의 다기능 구조소재 역할을 담당할 수 있을 것으로 기대됨.
- 보다 구체적으로는 본 연구에서 도출한 내화금속기반 벌크 비정질 합금 제조기술 및 관련 소결체로부터 나타나는 전단 국부화 특성은 국방분야 무기체계에 활용되는 운동에너지 관통자의 관통능력을 향상시킬 수 있는 것으로 보고되고 있으며, 기존 운동에너지 관통자 소재인 텅스텐 중합금을 대체할 수 있을 것으로 기대됨.

(출처 : 요약문 2p)