PBF 공정설계 및 열처리 기반 적층 제조한 17-4PH 스테인리스강의 품질 및 물성 개선 연구

국문 초록 (Abstract)

금속 3D 프린팅 기법 중 Powder Bed Fusion (PBF) 기법은 타 적층 제조 기법 대비 높은 해상도와 정밀도를 지닌 장점으로, 복잡한 형상을 지닌 다양한 산업군의 부품에 활용되고 있다. 하지만 마이크로 스케일(Microscale)의 분말을 도포하고 용융하는 과정에서 기공, 균열, 박리 등의 결함이 발생하기 쉬우며, 이로 인한 품질저하 문제가 부각되고 있다. 따라서 본 연구에서는 PBF 기법의 공정설계를 통해 품질과 물성을 개선시키고, Hot Isostatic Pressing, Solution 및 Aging 등의 열처리 기법을 기반으로 17-4 PH 스테인리스강에서의 석출 경화를 유도한 물성 개선 방안을 모색하고자 한다. PBF 공정 변수(Laser Power 및 Scan Speed) 설계 시 용융풀이 중첩되지 않은 곳에서 기공 및 균열이 발생하여 품질을 저하시킨 것을 확인하였으며, 용융풀 형상/치수를 기반으로 고품질 부품 제조가 가능한 PBF 공정변수를 도출하였다. 최종적으로 출력된 부품에 다양한 종류의 열처리 기법을 적용하여 미세조직을 균질화하고, 17-4PH 스테인리스 강의 입자(Grain)를 미세화하여 물성을 향상시킬 수 있는 방안을 모색하였다. 본 연구에서 제시한 PBF 공정설계 및 17-4PH 스테인리스강의 열처리 기법은 향후 PBF 제조기술을 요하는 다양한 부품에 활용될 경우 산업체가 요하는 품질 및 물성을 동시에 충족하는 부품 제조가 가능할 것으로 기대된다.