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- 저자 : H. N. Han(한흥남) (검색결과 54 건)
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전기화학적으로 유기된 마르텐사이트 상변태 메커니즘의 규명
채준영(J. Chae),정다믈(D. Jeong),권영균(Y.-K. Kwon),정인호(I.-H. Jung),김성준(S.-J. Kim),한흥남(H. N. Han) 한국소성·가공학회 2026 한국소성가공학회 학술대회 논문집 Vol.2026 No.4
준안정 오스테나이트계 스테인리스강에서 양극 전해연마(AEP) 및 음극 수소 장입(CHC) 조건하 모두에서 마르텐사이트 변태가 관찰되었다. AEP 의 경우, EBSD, XRD 및 페라이트스코프 분석을 통해 변태가 표면에 국한되어 발생함을 확인하였다. AFM 으로 측정한 표면 요철 형상이 반영된 COMSOL Multiphysics 해석 결과, 인가전압이 증가할수록 표면 요철에서 전하 축적이 증가하는 것으로 나타났다. 또한, 제 1 원리 계산을 통해 축적된 전하가 외부 기계적 하중 없이도 마르텐사이트 변태를 유도할 수 있는 수준의 격자 왜곡을 발생시킴을 확인하였다. CHC에서도, 전류 밀도 및 장입 시간이 임계값을 초과할 경우 마르텐사이트 변태가 관찰되었다. 수소의 전하 상태를 규명하기 위해, 장입 중 외부 자기장을 인가하여 로렌츠 힘을 부여하였다. 경도 분포, EBSD 분석 및 파단면 관찰 결과, 수소 농도 및 수소 영향 깊이가 로렌츠 힘 방향과 일치하는 방향성 구배를 보였으며, 이는 수소가 양전하를 띤 이온(H+) 형태로 확산함을 의미한다. FEM 및 DFT 분석을 통해, 수소 양이온이 격자 내에서 격자 왜곡을 유도함을 확인하였으며, 특히 H+ 분율이 53%를 초과할 경우 변태 구동력이 기계적 유도 마르텐사이트 변태(MIMT)의 임계 조건을 상회하는 것으로 나타났다.
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결정소성-마르텐사이트 변태 통합 모델을 이용한 오스테나 이트계 스테인리스강의 저온 변형 거동 해석
최석현(S. H. Choi),이혁재(H. J. Lee),홍성태(S. H. Hong),이명규(M. G. Lee),한흥남(H. N. Han) 한국소성·가공학회 2026 한국소성가공학회 학술대회 논문집 Vol.2026 No.4
준안정 오스테나이트계 스테인리스강은 저온에서 변형 시 변형 유기 마르텐사이트 변태가 수반되며, 이에 따른 TRIP(Transformation-Induced Plasticity) 효과로 인해 가공경화 곡선이 크게 변화한다. 본 연구에서는는 온도에 따른 인장 거동을 실험적으로 분석한 결과, 온도가 저감함에 따라 인장 조건에서 마르텐사이트 변태량이 증가하는 현상과 함께 인장 곡선의 해당 구간에서 연화현상이 관찰되었다. 이러한 저온 변형 거동을 정량적으로 모사하기 위해, 본 연구에서는 결정 소성(Crystal Plasticity, CP)과 Mechanically Induced Martensitic Transformation (MIMT)을 통합한 온도 의존 해석 모델을 구축하였다. 제안된 MIMT 모델은 두 가지 핵심 가정을 기반으로 한다. 첫째, 오스테나이트 내에서 형성된 shear band 의 교차점에서 마르텐사이트 핵생성이 발생한다. 둘째, 각 마르텐사이트 variant 의 내부 응력 및 변태 변형률에 의해 결정되는 상호작용 에너지에 따라 핵생성 확률이 결정된다. 결정 소성 이론을 바탕으로 전위 밀도 기반 슬립 거동과 이에 따른 결정 방위 회전을 고려하였으며, 생성되는 마르텐사이트의 결정 방위는 모상 오스테나이트와의 격자 정합성을 반영하여 24 개의 Kurdjumov-Sachs (K-S) 관계를 통해 결정하였다. 또한 마르텐사이트 성분율의 진화는 소성 변형률의 증가량과 변태 구동력의 함수로 기술하였다. 해석은 미시적 결정 거동을 직접 반영하는 Full-field 기반의 RVE 모델과, 거시적 거동을 효율적으로 모사하기 위한 Mean-field 모델을 병행하여 수행하였다. 수치해석은 ABAQUS/Explicit 를 이용한 일축 인장 조건에서 수행되었으며, 인장 곡선, 변형 전후의 결정 방위 및 마르텐사이트 분율을 계산하였다. 해석 결과, 온도 감소에 따라 마르텐사이트 변태가 촉진되고, -100°C 저온에서의 초기 인장 구간에서 마르텐사이트 변태가 급격히 발생하면서 인장 방향으로의 변태변형률이 급격히 발생하고 이로 인해 약한 연화거동이 발생하는 것을 확인하였으며, 이 후 다시 경화거동이 발생하 는 것을 재현할 수 있었다. 예측된 인장 곡선과 결정 방위 변화는 일축 인장 시험 및 EBSD 실험 결과와 비교하여 모델의 정확성을 검증하였다. 본 연구에서 제안된 모델은 온도 변화, 소성 변형 및 상변태가 수반되는 재료의 변형 거동을 효과적으로 재현할 수 있는 해석 프레임워크를 제시하며, 준안정 오스테나이트강의 저온 변형 메커니즘에 대한 이해를 제공한다.
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