철 추가로 항공우주용 3D 프린팅 티타늄 합금 강도 향상
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최근 연구에 따르면 Ti5553 티타늄 합금에 1.5 중량 퍼센트의 철을 추가하면 강도가 크게 향상되면서 연성이 유지된다고 합니다. 이 수정이 항공우주 분야에서 보다 비용 효율적이고 효율적인 제조로 이어질 수 있다고 제안합니다.
티타늄 합금의 향상
베이징 과학기술대학교의 연구자들은 티타늄 합금 Ti-5Al-5Mo-5V-3Cr, 즉 Ti5553에 1.5 중량 퍼센트의 철을 추가하면 기계적 특성이 눈에 띄게 개선된다는 사실을 발견했습니다. 이 추가는 합금의 기둥형 결정립 폭을 102.69 마이크로미터에서 54.56 마이크로미터로 줄이고, 최종 인장 강도를 864 메가파스칼에서 1016 메가파스칼로 높입니다.
미세구조 변화
이 연구는 항공우주 응용에 중요한 합금의 미세구조에 대한 철의 영향을 강조합니다. 철 추가로 인해 발생하는 더 미세한 결정립 구조는 전위 이동을 방지하여 강도를 향상시킵니다. 연구자들은 철로 수정된 합금이 파손 전 연신율이 18.9 퍼센트로 거의 동일한 연성을 유지하며, 이는 기본 합금의 18.5 퍼센트보다 약간 높은 수치라고 언급했습니다.
노화 효과와 주의사항
철 추가가 강도를 향상시키는 반면, 위험 요소도 존재합니다. 열처리 과정에서 합금의 연성이 7.7 퍼센트에서 4.4 퍼센트로 감소했으며, 이는 결정립 경계 알파 형성으로 인한 취성을 나타냅니다. 이는 철이 특정 특성을 개선하는 동안, 과도한 철이 일부 경우 조기 파손을 초래할 수 있음을 시사합니다.
최적의 철 함량
연구 결과 1.5 중량 퍼센트의 철이 강도와 연성의 균형을 이루기 위한 최적의 양으로 제안됩니다. 2.25 중량 퍼센트와 같은 더 높은 농도는 인쇄된 부품의 결함률을 크게 증가시켜 제조 과정에서 철 함량을 조절하는 것이 중요함을 강조합니다. 이 연구는 항공우주 용 3D 프린팅 티타늄 부품의 보다 경제적이고 효과적인 설계 가능성을 강조합니다.