니켈계 3원계 합금 바인더 적용을 통한 초경합금의 기계적 특성 제어 = Mechanical Property Control of Cemented Carbides Using Ternary Nickel-Based Alloy Binders

국문 초록 (Abstract)

Ni 기반 3원 합금(Ni–Co–W, Ni–Cu–W)을 WC 초경합금의 바인더로 적용하여 경도와 파괴인성을 최적화하는 연구가 수행되었다. W 함량을 고용 한계(10 at.%) 이하로 제한함으로써 취성의 η-상 형성이 억제되었으며, 동시에 초경합금 내 금속상에는 상당한 격자 변형이 도입되었다. 코발트는 합금 바인더의 고유 경도를 증가시켜 초경합금의 경화에 기여한 반면, 구리는 합금 바인더를 연화시키는 경향을 보였으나 더 큰 격자 변형을 유발하여 초경합금 내 금속상에서 뚜렷한 고용강화 효과를 나타냈다. 그 결과, Co를 포함한 초경합금은 바인더 내 코발트 함량이 증가함에 따라 고유 물성의 향상으로 인해 경도가 단조롭게 증가하였다. 반면, Cu를 포함한 초경합금은 바인더 내 구리 함량 증가에 따라 연화 효과와 강화 효과가 경쟁적으로 작용하면서 경도가 초기에는 감소한 후 다시 증가하는 거동을 보였다. 최종적으로 개발된 초경합금은 경도 15.3–17.6 GPa, 파괴인성 7.2–11.6 MPa·m^1/2를 달성하였으며, 이는 기존에 보고된 고경도 WC–(Ni,W) 초경합금(경도: 16.6–19.7 GPa, 파괴인성: 4.2–6.1 MPa·m^1/2)과 비교하여 경도와 인성의 균형이 크게 개선된 결과이다. 이러한 결과는 Ni 기반 3원 바인더에서 용질 원소를 신중하게 선택함으로써 경도와 인성을 동시에 향상시킬 수 있음을 보여주며, 고급 절삭 공구 및 내마모 공구용 소재의 물성을 유연하게 설계할 수 있는 새로운 접근법을 제시한다.

목차 (Table of Contents)

• 제 1장 서론 1
• 제 2장 이론적 배경 5
• 제 3장 실험방법 7
• 제 4장 결과 및 고찰 15
• 제 5장 결론 42