| 초록 |
고엔트로피 합금은 다양한 원자 크기를 갖는 합금 원소들이 고용됨에 따라 발생하는 격자 비틀림에 의해 재료의 기계적 물성이 크게 향상되며 우수한 고온 및 화학적 안정성을 갖는 새로운 개념의 합금 재료이다. 분말 야금법으로 제조된 고엔트로피 합금은 미세화된 미세조직으로 인해 강도를 보다 향상시킬 수 있지만, 내부의 높은 잔류응력에 의해 연성이 크게 감소되는 단점을 보이고 있다. 이러한 잔류응력은 열처리를 통해 제거될 수 있지만, 분말 야금 고엔트로피 합금의 미세조직에 미치는 열처리 공정의 영향에 대한 체계적인 연구가 미비하다. 본 연구에서는 기계적 합금법과 방전 플라즈마 소결법을 이용하여 나노 결정립을 갖는 CoCrCuFeNi 고엔트로피 합금을 제조하였고, 이를 400, 600, 800, 1000 ℃에서 열처리한 후 미세조직과 기계적 물성 거동을 조사하였다. 합금 혼합 분말을 고에너지 볼 밀링하여 면심입방구조를 갖는 단일상을 형성하였으며, 소결 후 고엔트로피 합금의 미세조직에서 CoFeNi-rich 고용상과 Cu-rich 상, 그리고 Cr 산화물이 관찰되었다. 400, 600 ℃에서 열처리한 합금의 미세조직 및 기계적 물성에는 큰 변화가 없었다. 반면, 1000 ℃에서 열처리 후에는 Cu 원자가 고용되어 CoCuFeNi-rich 고용상을 형성하였고, 평균 결정립 크기가 59 nm에서 386 nm로 증가하였다. 기계적 물성의 경우, 소결된 CoCrCuFeNi 고엔트로피 합금이 1920 MPa의 항복강도와 525 Hv의 비커스 경도 등 높은 기계적 물성을 보였으며, 1000 ℃ 열처리 후에는 강도 및 경도가 833 MPa과 262 Hv로 감소하였지만, 연성은 5배 이상 크게 증가하였다. 본 연구에서는 분말야금법으로 제조된 나노 결정 CoCrCuFeNi 고엔트로피 합금을 열처리한 후 관찰되는 미세조직의 변화를 통해 기계적 물성의 거동을 고찰하고자 한다. |
