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김봉구,황성식,양명승,김길무,김종집,Kim, Bong-Gu,Hwang, Seong-Sik,Yang, Myeong-Seung,Kim, Gil-Mu,Kim, Jong-Jip 한국재료학회 1994 한국재료학회지 Vol.4 No.6
합금원소(Cr, V, Si. Mo, Nb)가 첨가된 TiAi 금속간화합물의 고온 산화거동을 대기중의 900~$1100^{\circ}C$에서 관찰하였다. 산화반응물은 XRD, SEM, WDX을 이용하여 분석하였다. 등온 산화에 있어서 Cr과 V이 각각 첨가된 시편은 무게증가가 많았으나, Si, Mo, Vb가 각각 첨가된 시편은 상대적으로 무게증가각 적었아. 그리고, Cr과 V이 각각 첨가된 시편의 산화속도는 TiAi의 그것보다 항상 크게 나타났으며, Si, Mo, Vb가 각각 첨가된 시편의 산화속도는 TiAi의 그것보다 향상되지 않고, Si, Mo또는 Nb 첨가는 내산화성을 향상시킨다. Si, Mo, Nb이 각각 첨가된 TiAI합금표면에 형성된 산화물은 보호막 역할을 함으로 산소와 합금원소의 확산을 감소시키는 역할을 하였다. 특히, Nb는 산화의 초기단계에서는 $AI_{2}O_{3}$를 형성하려는 경향이 강하기 때문에 연속적인 $AI_{2}O_{3}$층과 조밀한 $Tio_{2}+AI_{2}O_{3}$ 혼합층이 형성되었다. Nb가 첨가된 합금의 백금 marker 실험결과에 따르면, 산소가 주로 합금내부로 확산하여 합금표면에서 산화물을 형성하였다. $900^{\circ}C$에서의 열반복주기(thermal cyclic)산화실험 결과, 다른 합금원소와 비교해 볼 때 Cr또는 Nb첨가가 금속기지와 산화층간의 접착력을 향상시키는 것으로 나타났다. Oxidation behaviour of TiAl intermetallic compounds with the addition of Cr, V, Si, Mo, or Nb was investigated at 900~$1100^{\circ}C$ under the atmospheric environment. The reaction products were examined by XRD, SEM equipped with WDX. The weight gain by continuous oxidation increased with the addition of Cr or V, but there was less weight gain when Mo, Si or Nb was added individually. he oxidation rate of Cr- or V-added TiAl was always larger than that of TiAI. However, oxidation rate of Si-, Mo- or Nb-added TiAl was almost same or smaller than that of TiAI. Thus, it is concluded that the addition of Cr or V did not improve the oxidation resistance, whereas the addition of Si, Mo or Nb improved the oxidation resistance. Oxides formed on TiAl with Mo, Si, and Nb were found to be more protective, resulting from the decrease in diffusion rate of the alloying elements and oxygen. Nb strengthened the tendency to form $AI_{2}O_{3}$ in the early stage of oxidation, due to the continuous $AI_{2}O_{3}$ layer formation and dense $Tio_{2}+AI_{2}O_{3}$ layer. According to the Pt-marker test of TiAI- 5wt%Nb, oxygen diffused mainly inward while oxides were formed on the substrate surface. Upon thermal cyclic oxidation at $900^{\circ}C$, it is shown that the addition of Cr or Nb improved the adherence of oxide scale to the substrate.
IN738LC 초내열합금에서 미세조직과 고온 피로수명에 미치는 고온등압압축(HIP) 공정의 영향
최철,김두수,이영찬,박영규,김길무,김재철,Choi, Cheol,Kim, Doo-Soo,Lee, Young-Chan,Park, Young-Kyu,Kim, Gil-Moo,Kim, Jae-Cheol 한국재료학회 2000 한국재료학회지 Vol.10 No.2
가스터빈 블레이드 재료로 사용되는 IN738LC 니켈기 초합금 주조재에 대하여 고온등압압축(HIP) 공정에 의한 미세조직 변화와 고온 피로수명에 미치는 영향을 조사하였다. 세부적으로 HIP 처리에 따른 주조결함 제거와 피로변형 열화재의 물성재생효과 확인에 중점을 두었으며, 이를 위하여 회전굽힘 피로시험을 실시하고 변형전후의 미세조직을 광학 및 주사전자현미경으로 관찰하였다. HIP 처리 전후의 미세조직과 피로수명을 비교, 평가한 결과, 주조재와 열처리재의 피로수명 차는 크지 않았으나 HIP 처리재의 피로수명은 이들과 비교하여 평균 60배 이상 증가한 것으로 나타났다. 또한 인위적으로 고온 피로변형을 가한 열화재를 대상으로 반복 HIP 처리한 결과, 열화 변형조직이 신재 상태로 거의 완전히 재생될 뿐만 아니라, 재료내에 미세하게 잔존하던 주조결함까지 부가적으로 제거됨에 따라 반복 HIP 처리에 의한 피로수명 연장 효과가 크게 나타났다. A study has been made to investigate the effects of hot isostatic pressing(HIPing) on the microstructure and high temperature fatigue lives of the IN738LC, Ni-base superalloy used in turbine blades, with emphasis on the elimination of casting microporosity and fatigue damage through HIP treatments. Microstructure was observed using OM, SEM and the fatigue life was investigated with rotate bending fatigue tester. The results show that the fatigue lives of properly HIP-processed specimens could be extended be extended by a factor of about sixty. In contrast, no comparable life improvement was achieved with heat treatment only. The repetitive HIP treatment was shown to be very effective as a means of rejuvenating the fatigue life of intentionally fatigue-damaged IN738LC by restoration of the initial alloy microstructure and additional removal of fine casting defects which remained in the HIP-processed material.
김광호(Gwang-Ho Kim),이민구(Min-Ku Lee),김경호(Kyeong-Ho Kim),김흥회(Whung-Whoe Kim),이창규(Chang-Kyu Rhee),김길무(Gil-Mu Kim) 한국표면공학회 2006 한국표면공학회지 Vol.39 No.2
In this study, the movable flame hardening process of 12Cr steel for a uniform hardness and desirable residual stress have been investigated. For this, the temperature cycles have been controlled accurately as a function of the three processing variables, the flame intensity If, the scanning velocity Vs and the initial flame holding time th, where the standard surface temperature Ts, max was maintained at 960°C. The optimized conditions were Vs = 0.68 ㎜/s and th = 67 sec for the C₃H?:O₂ = 5:20 l/min, Vs = 0.80 ㎜/s and th= 56 sec for the C₃H?:O₂ = 6:24 l/min, Vs = 1.01 ㎜/s and th= 48 sec for the C₃H?:O₂= 7:28 l/min, and Vs = 1.15 ㎜/s and th= 39 sec for the C₃H?:O₂= 8:32 l/min. The optimally flame-hardened surface exhibited uniform distributions of the hardness and residual compressive stress over the treated area with moderate levels of 470~490HV0.2 in hardness and ?300~?450 MPa in residual stress, which were acceptable on the basis of the acceptance criteria of Siemens AG-KWU and GE Power Generation Engineering.
HIP처리가 플라즈마 용사된 열차폐 코팅층의 접착강도와 고온특성에 미치는 영향
박영규,김성휘,김두수,이영찬,최철,정진성,김길무,김재철,Park, Young-Kyu,Kim, Sung-Hwi,Kim, Doo-Soo,Lee, Young-Chan,Choi, Cheol,Jung, Jin-Sung,Kim, Gil-Moo,Kim, Jae-Chul 한국재료학회 2000 한국재료학회지 Vol.10 No.4
HIP처리가 가스터빈 고정익 등 고온부품에 적용되는 열차폐 코팅층의 접착강도 및 고온특성에 미치는 영향을 조사하였다. 시편은 IN738LC 초합금 표면에 8wt%Y$_2$O$_3$-$ZrO_2$분말을 플라즈마 용사법으로 코팅한 후 $1200^{\circ}C$, 100MPa의 고온, 고압에서 4시간 동안 HIP 처리하여 준비하였다. 실험결과 HIP 처리된 코팅의 경우 미세균열과 기공이 상당량 감소하였으며 EDX분석을 통해 계면에서 원자간 상호확산이 발생한 것을 확인하였다. 이러한 코팅층의 치밀화 및 상호확산으로 인해 HIP처리된 코팅층의 접착강도는 48% 이상 크게 증가하였으며 조직 또한 균질화 되었다. 반면 가열과 냉각이 반복되는 환경에서 코팅층의 내구력은 HIP 처리된 경우가 다소 저하되었다. 이는 코팅과 모재와의 열팽창 차이로 인한 변형을 완화시켜주는 기공과 미세균열이 감소되었기 때문으로 판단된다. A study has been made to investigate the effects of hot isostatic pressing(HIP ping) on bond strength and elevated temperature characteristics of thermal barrier coating(TBC). The specimens were prepared by HIPping of TBC which is composed of the ceramic top coat(8wt%$Y_2$$O_3$-$ZrO_2$) and the metallic bond coat on the matrix of IN738LC superalloy. The results showed that the porosity and microcracks in the ceramic top coat of TBC were significantly decreased by HIP. As a result, the bond strength of the HIPped coating was increased above 48% compared to that of as-coated specimen and microstructure was homogenized. It was found that the thermal cycle resistance of HIPped coating was inferior to that of as-coated specimen. It was considered that this result was mainly caused by the reduction of internal defects in the top coat layer which could play a role in relaxing the thermal stress due to a large difference in thermal expansion between TBC and matrix.