고엔트로피 합금은 다종의 구성 원소에 의한 엔트로피의 안정화를 기반으로 개발된 합금으로 다종의 원소가 같거나 유사한 원자비로 구성되어 있는 단상의 고용체로 정의 된다. 고엔트로피 합금의 우수한 기계적 물성 격자 위치에 다종의 원소가 위치함으로써 각 원소 간 원자 크기 차이로 인한 심한 격자 왜곡에 기반하는 것으로 알려져 있다. 하지만 고엔트로피 합금 구조의 복잡성으로 인해 기존 합금에 비해, 강화기구를 정량적으로 분석함에 어려움이 있다. 특히 단상 BCC구조의 TiNbZrHfTa 고엔트로피 합금은 상온/고온에서의 우수한 기계적 물성을 나타내는 것으로 알려져 있는데, 미세구조와 기계적 물성간의 상관관계는 정성적으로만 연구되고 있다.
이에 본 연구에서는 구성 원자간 크기 불균일도(Atomic size misfit δ)를 변수로 단상 BCC 구조 TiNbZrHfTa계 합금과 합금계 내 하위 3, 4원계 합금을 설계하여, δ 값과 격자 변형률 그리고 기계적 물성간의 상관관계를 정량적으로 규명하고자 하였다.
설계된 BCC계 합금은 Arc Casting법을 이용하여 용해/주조하였고, 균질화 열처리 후 제조된 합금의 미세조직을 분석하였으며, X선 회절 분석을 통해 단일상의 형성을 확인하였으며 Microhardness 분석을 통한 기계적 물성을 측정하였다.
냉간가공 후 재결정화 하여 결정립이 미세화 된 합금의 X선 회절 패턴을 활용, 본 연구에서 설계된 BCC 합금의 장주기 격자 변형률(Lattice strain)과 단주기에서의 격자 변형률을 정량적으로 분석하였고 이를 기계적 물성과 비교하여 고엔트로피 합금에서 고용강화에 미치는 지배적인 요인은 구성 원소의 원자 크기 차이에 의한 격자 변형률의 정도인 것을 확인할 수 있었다.