표제지
목차
국문요약 13
Ⅰ. 서론 15
Ⅱ. 이론적 배경 25
1. 초내열합금 25
1.1. CM247LC 28
2. 일방향응고 (Directional Solidification, DS) 공정 29
3. Incipient Melting 형성 거동 31
Ⅲ. 실험 방법 36
1. 사용 합금 36
2. 일방향응고 (Directional Solidification, DS) 36
3. 진공 열처리 37
4. Creep 시험 38
5. 미세조직 분석 39
Ⅳ. 결과 및 고찰 40
1. 주조 후 CM247LC의 미세조직 40
2. 인출속도 및 용체화처리 조건에 따른 미세조직 41
2.1. 수지상 조직 변화 및 균질화 거동 41
2.2. 수지상간 영역의 Incipient melting 미세조직 47
2.3. 인출속도 및 용체화처리 조건에 따른 Incipient melting 분율 53
3. 고온 크리프 특성 58
Ⅴ. 결론 66
참고문헌 68
ABSTRACT 73
Table 1. 일방향응고용 니켈기 초내열합금 CM247LC의 화학적 조성 36
Figure 1. 가스터빈 모식도 및 위치별 온도 및 응력 16
Figure 2. 가스터빈 내의 압력 및 온도 분포 17
Figure 3. 터빈블레이드 온도수용성 향상을 위한 기술 18
Figure 4. Rolls-Royce사 항공기 엔진 TIT 기능의 진화 19
Figure 5. TIT 상승에 의한 엔진등급에 따른 다양한 결정립의 블레이드 적용 20
Figure 6. 니켈기 초내열합금의 주조 공법 발전에 따른 소재 개발 이력 21
Figure 7. 다결정/일방향/단결정 주조공법으로 제작된 터빈블레이드 22
Figure 8. 초내열합금의 수지상간 영역에 형성된 Incipient Melting 영역의 균열 발생 23
Figure 9. Fe, Ni, Co의 온도에 따른 격자 구조 및 상변태 26
Figure 10. (a) γ' (Ni₃Al)상, (b) γ 기지의 격자 구조 27
Figure 11. 니켈기 초내열합금의 γ-γ' 미세조직 28
Figure 12. (a) Bridgman 방식의 일방향응고로, (b) 일방향응고로 개략도 30
Figure 13. 재분배에 의한 용질원소의 증가에 따른 조성적 과냉의 발생 32
Figure 14. 고상/액상 계면의 용질원소 농축으로 인한 응고편석의 발생 33
Figure 15. 초내열합금의 용체화처리 window 34
Figure 16. 초내열합금의 수지상간 영역에 형성된 Incipient Melting 35
Figure 17. DS CM247LC 봉상 시험편 37
Figure 18. DS CM247LC 진공 열처리 조건 38
Figure 19. 사용된 Creep 시편의 도면 39
Figure 20. 일방향응고 CM247LC의 주조 후 광학현미경 미세조직 40
Figure 21. (a) 주조상태의 CM247LC 미세조직, (b) 수지상코어, (c) 수지상간 영역 41
Figure 22. 인출속도 및 용체화처리 온도에 따른 CM247LC 수지상 조직 42
Figure 23. 인출속도에 따른 (a) 1차 수지상 간격 및 (b) 2차 수지상 간격 43
Figure 24. 인출속도 및 용체화처리 조건에 따른 수지상간 영역의 γ' 형상 44
Figure 25. 용체화처리 온도에 따른 γ/γ' 공정 조직 및 Incipient melting 45
Figure 26. 단일 및 다단 용체화처리 조건에 따른 γ/γ' 공정 조직 분율 46
Figure 27. 1262℃ 용체화처리 시 수지상간 영역에 발생한 Incipient melting 47
Figure 28. 용체화처리 후 Incipient melting 미세조직 48
Figure 29. 용체화처리 후 Incipient melting 영역의 EDS mapping 49
Figure 30. 2단 시효 후 Incipient melting 미세조직 50
Figure 31. 2단 시효 후 Incipient melting 영역의 EDS mapping 51
Figure 32. 단일 및 다단 용체화처리 조건의 Incipient melting 분율 53
Figure 33. 인출속도 변화에 따른 Incipient melting 분율 55
Figure 34. 1232+1262℃ 다단 용체화처리 시 승온 속도 조절 구간 56
Figure 35. 승온 속도에 따른 Incipient melting 분율 56
Figure 36. 용체화처리 온도에 따른 고온 크리프 특성 58
Figure 37. 인출속도 및 용체화처리 조건에 따른 고온 크리프 특성 59
Figure 38. 1232+1262℃ 용체화처리 조건의 인출속도 별 크리프 속도 곡선 61
Figure 39. Incipient melting 분율과 고온 크리프 수명의 관계성 62
Figure 40. MC/γ 영역의 균열 발생 부위 (1) 파면 근처 영역, (3) 네킹영역 63
Figure 41. Incipient melting 영역의 균열 발생 부위 (2, 3) 네킹 영역 64