| 초록 |
타이타늄합금은 높은 비강도, 우수한 내식성 등으로 인하여 다양한 분야에서 널리 사용되고 있지만 제련 및 성형공정 비용이 높아 합금이 고가라는 이유로 그 사용범위가 국한되고 있다. 최근 타이타늄합금의 가격을 낮추기 위하여 저가의 합금원소 등을 첨가한 저비용 타이타늄합금 개발이 활발히 진행되고 있는데, 재료연구소에서는 상용 Ti-6Al-4V합금을 대체하기 위하여 저가의 베타 안정화원소인 Fe, Mn 등을 첨가한 합금을 개발하였다. 개발합금의 경우 상용합금에 필적할만한 우수한 기계적성질을 나타내는 것으로 확인되고 있으나, 장시간 열적노출 시 TiFe 상과 같은 금속간화합물 석출상 등이 석출되어 기계적성질을 떨어뜨릴 수 있다. 따라서 본 연구에서는 이와 같은 석출상의 석출을 제어할 수 있는 합금원소인 Mn을 첨가한 합금과 첨가하지 않은 Ti-5Al-2.5Fe 개발합금의 열처리 특성에 대하여 조사하였다. 동일한 공정으로 가공열처리를 수행하였을 경우 두 합금 모두 층상조직을 나타내었으며, Mn을 첨가한 합금의 경우 첨가되지 않은 합금에 비하여 베타상 분율이 4배 이상 큰 것으로 나타났고, 또한 고용강화 효과에 의한 기계적특성이 향상되는 것을 확인하였다. 두 합금에 대하여 시효처리를 실시한 경우 Mn이 첨가된 합금은 층상구조의 미세조직을 갖는 것에 비하여 Mn이 첨가되지 않은 Ti-5Al-2.5Fe합금의 경우에는 알파상 기지와 결정립계에 TiFe 석출물이 형성되는 것으로 나타났다. 불순물 원소로 작용하는 산소는 알파상에서보다 TiFe상에 더 많이 분포되는 것을 알 수 있었는데 이는 시효처리 시 산소가 알파상에서 TiFe상으로 이동된 것으로 확인되었다. 이로 인하여 알파 타이타늄상에서 산소의 고용강화 효과가 감소하게 되어 기계적특성에 영향을 미치는 것으로 나타났다. |
