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연구개요
⭘본 연구에서는 초정밀·고속 절삭가공 부품소재용 고인성·초저열팽창 하이엔트로피 합금/세라믹 복합체(HECAC, High-Entropy Ceramic/HE-Alloy Composites)를 개발하는 것을 최종목표로 함
⭘ 초저열팽창 특성을 이용하여 기존 초정밀·고속 절삭가공 공구대비(WC-Co계 및 TiC-MC-Ni계) 절삭공구수명 150% 이상인 HECAC기반 절삭공구를 제안하려 함
⭘ 물성향상에 집중되었던 지금까지의 절삭공구 연구개발과는 차별적으로 공구의 수명과 신뢰성향상에 지대한 영향을 줄 수 있는 초저

연구개요
⭘본 연구에서는 초정밀·고속 절삭가공 부품소재용 고인성·초저열팽창 하이엔트로피 합금/세라믹 복합체(HECAC, High-Entropy Ceramic/HE-Alloy Composites)를 개발하는 것을 최종목표로 함
⭘ 초저열팽창 특성을 이용하여 기존 초정밀·고속 절삭가공 공구대비(WC-Co계 및 TiC-MC-Ni계) 절삭공구수명 150% 이상인 HECAC기반 절삭공구를 제안하려 함
⭘ 물성향상에 집중되었던 지금까지의 절삭공구 연구개발과는 차별적으로 공구의 수명과 신뢰성향상에 지대한 영향을 줄 수 있는 초저열팽창특성을 지배인자로 도입, 절삭공구 연구개발의 새로운 방향을 제시하고자 함

연구 목표대비 연구결과
⭘ 1차년도: 전산설계를 이용한 고 엔트로피 소재 조성 탐색
- High Entropy Alloy (HEA) Models, High Entropy Ceramic (HEC) Models 특성평가
- 1차년도에 HEA (Fe-Ni-Co-Al-M₁-M₂)/HEC (Hf-Ta-Nb-M₁-M₂-C)의 300종의 조성을 고 처리량 계산을 이용하여 우수한 기계적특성을 가지고 있는 Fe-Ni-Co-Al-M₁와 (Hf-Ta-Nb-Ti-M₁)C 조성 선별
- HEA의 경우 Ti, Cr, Mn, Mo, Tc, Ru, Rh, Pd, Ta, W, Re, Os, Ir, Pt 14개의 원소가 탄성 특성이 우수할 것으로 예상
- HEC의 경우 Sc, V, W, Lu, Zr, Tc의 6개의 원소가 탄성 및 경도특성이 우수할 것으로 예상됨.
⭘ 2차년도: HECAC 물성 평가 및 데이터베이스 생성
- 고생산성 선별법을 위하여 본 연구진에서 개발한 high-throughput screening algorithm을 적용한 방법 사용
- 최종적으로 선별된 29개 원소를 첨가하여 HEA는 fcc, bcc 구조별 FeNiCoAlM₁, FeNiCoMnM₁, FeNiCoCrM₁ 160종의 조성을, HEC는 fcc 구조 (HfTaTaNbM₁)C, (ZrTiTaNbM₁)C, (ZrHfTiTaM₁)C, (ZrTiTaMoM₁)C 130종의 조성을 생성. 그 이후 각 조성의 계산 및 최종선별 진행
- 최종으로 4개 조성기반 50개의 모델을 생성하여 5,000개가 넘는 소재 데이터베이스 생성
⭘ 3차년도: 기계학습을 이용한 신조성 탐색 및 실험적 검증
- HEC 소재 물성데이터베이스를 이용하여 기계학습 후 새로운 조성 탐색 (TiTaHfNbV)C, (TiTaHfNbMo)C, (TiTaHfNbW)C의 조성이 탐색되어 복합체 형성 시 열팽창계수 차이가 HEA와 거의 없어 기계적물성이 우수할 것으로 예상
- 전산설계로 탐색된 조성의 신뢰성 확보를 위해 실험적 검증
- (TiTaHfNbV)C, (TiTaHfNbMo)C, (TiTaHfNbW)C 단상 고용체 합성성공 및 경도, 영률 등 기계적거동이 전산설계 데이터 일치확인

연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과 (연구개발결과의 중요성)
⭘ 본 연구를 통하여 개발된 HECAC 조성 및 나노분말생산기술을 바탕으로 절삭공구생산을 위한 연구 및 맞춤형 박막(hard coating)소재개발을 위한 후속 연구를 도출가능 할 것으로 예상됨
⭘ 소재, 부품, 장비분야 국가 경쟁력 확보 및 지속적인 첨단산업 발전의 원동력 제공함
⭘ 원료 다변화를 통한 원료의 안정적 공급 가능 및 자원 강국의 자원 무기화 정책에 대한 효과적인 해결책 제시함
⭘ 침체된 절삭공구 연구개발 및 국내 공구시장의 활성화에 기여할 것으로 예상됨

(출처 : 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 2
• 목차 ... 3
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 4
• 2. 연구개발과제의 수행 과정 및 수행 내용 ... 4
• 3. 연구개발과제의 수행 결과 및 목표 달성 수준 ... 11
• 1) 정성적 연구개발성과(연구개발결과) ... 11
• 2) 세부 정량적 연구개발성과 ... 12
• 3) 목표 달성 수준 ... 12
• 4) 목표 미달 시 원인 분석 ... 12
• 4. 연구개발성과의 관련 분야에 대한 기여 정도(연구개발결과의 중요성) ... 12
• 5. 연구개발성과의 관리 및 활용 계획 ... 13
• 6. 자체점검표 ... 14
• 7. 참고문헌 ... 14
• 붙임1. 세부 정량적 연구개발성과 ... 15
• 붙임2. 연구책임자 대표적 연구실적 및 증빙(요약문 및 사본) ... 17
• 끝페이지 ... 32