| 초록 |
경제성, 안정성, 신뢰성 및 핵확산 저항성이 획기적으로 향상된 소듐냉각고속로와 같은 제4세대 미래 원자력시스템을 활발히 개발하고 있다. 이러한 미래 원자력시스템을 구현하기 위해서는 고온/고방사선의 극한 환경에 적용이 가능한 고성능의세계 주요 원전 보유국은노심소재가 필요하다. 페라이트/마르텐사이트(Ferritic/Martensitic, FM) 강의 경우 오스테나이트계 스테인레스강보다 열팽창 계수가 낮고 열전도성과 조사팽윤 저항성이 우수하지만 650°C 이상의 고온에서는 인장 및 크리프 강도가 급격히 감소하여 노심 구조재료로서 사용하는 온도에 한계가 있다. 이 때문에 조사 저항성이 우수한 FM강 기지에 열적 안정성이 우수한 수 nm크기의 산화물을 균일하게 분산시켜 고온 크리프 특성과 조사 저항성을 획기적으로 향상시킨 산화물 분산강화 (Oxide Dispersion Strengthened, ODS) 합금강이 주목을 받고 있다. 본 연구에서는 ODS 신합금을 개발하는 과정에서 합금조성의 최적화를 위하여 FM ODS 강의 미세조직과 인장특성에 미치는 Mn, V및 Sc합금원소의 영향을 평가하였다. 이를 위해 FM ODS 합금은 합금원소 첨가량을 변화시켜 기계적 합금화, 열간등방가압, 열간압연 및 노말라이징과 템퍼링 과정을 통해 판재형태로 제조하였다. SEM, EBSD 및 TEM 이용하여 Mn, V및 Sc첨가에 따른 기지조직과 석출물의 형태, 크기분포, 성분과 결정구조 등을 분석하였다. 그리고 시편들의 상온 및 고온 인장시험을 통하여 기계적 특성을 평가하였다. 그 결과, Mn이 첨가됨에 따라 마르텐사이트 상이 증가하였고 탄화물 형성을 조장하여 결정립이 미세화 된것을 확인하였다. 또한 V이 첨가됨에 따라 미세한 크기의 석출물의 수가 증가하였고 결정립의 크기도 미세해진 것을 관찰하였다. 이러한 Mn 및 V의 첨가에 따른 미세조직의 변화로 인하여 인장강도 특성이 개선된 것으로 판단되어 진다. 반면 Sc첨가는 인장강도의 특성이 감소하는 경향을 나타내었다. 미세조직 분석결과, 급격한 석출물 수 증가 및 석출물 조대화가 관찰되었고, 이로 인하여 인장특성이 저하된것으로 판단되어 진다. 이 연구결과는 향후 미래 원자력시스템의 노심재료용 ODS강을 개발하는데 있어 최적의 합금원소를 결정하는데 매우 유용하게 활용될 것으로 기대된다. |
