Ni기 초내열합금의 응고 거동에 관한 연구 : Ni기 초내열합금 CM247LC의 경우 :The Research for the Solidification Behavior of Ni-Based Superalloy SM247LC

이정석

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자료유형: 학위논문

저자정보: 이정석 (창원대학교, 창원대학교 대학원)

지도교수: 이재현

발행연도: 2013

저작권: 창원대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.

이용수3

이 논문의 연구 히스토리 (2)

2014

CM247LC 초내열합금의 일방향 응고조직 제어

이정석 , 이재현 한국기계가공학회 춘추계학술대회 논문집 2014.11 학술대회자료

2013

Ni기 초내열합금의 응고 거동에 관한 연구 : Ni기 초내열합금 CM247LC의 경우

이정석 나노신소재공학과 2013.01 학위논문

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Ni기 초내열합금 CM247LC를 이용하여 다양한 온도 구배와 응고 속도에 걸쳐 일방향 응고 실험을 수행하여 응고 공정 조건에 따른 미세조직의 변화를 관찰하여 고상/액상 계면의 형태는 우선적으로 온도 구배와 응고 속도에 의존하는 것을 볼 수 있었다. 실험 결과 온도 구배(G)와 응고 속도(V)의 비(G/V)가 높을 때 고상/액상 계면의 형상은 평면형 계면이 안정한 것으로 나타났으며 G/V가 감소함에 따라 고상/액상 계면의 형상은 세포상에서 수지상 형태로 변화하는 것으로 나타났다. 실험 결과에 따라 고상/액상 계면의 형상이 평면형에서 세포상으로 천이(PCT)하는 조건과 세포상에서 수지상으로의 천이(CDT)하는 조건을 계산할 수 있었으며 도출된 조건을 적용하여 응고 속도와 온도 구배에 따른 미세조직 형성 지도를 제작하였다. 실험 결과가 이론적인 예측 결과와 잘 일치하였기 때문에 성장하는 수지상(주상정) 앞의 액상에서 등축정이 핵생성 및 성장하여 주상정에서 등축정으로 천이(CET)하게 된다는 관점에서 CET 조건을 고찰하였다. 실험 결과를 토대로 상용 일방향 응고 장치인 Bridgman type facility를 이용하여 일방향 응고 봉상을 제작하였으며 FEM 코드를 사용하여 3차원 simulation한 결과와 비교하여 이론, 실험, 제품, simulation이 서로 잘 일치함을 알 수있었다.

제 1 장 서론 1
1. Ni기 초내열합금 3
2. Solid/Liquid interface morphologies 11
2.1. 고상/액상 계면의 형태 11
2.1.1. 순수한 물질의 계면 불안정성 13
2.1.2. 합금의 응고 시 농도 분포 15
2.1.3. 미시편석 및 수지상 응고에의 적용 23
2.2. 합금의 응고 26
2.2.1. 조성적 과냉 26
2.2.2. 응고 변수에 따른 고/액 계면 변화 28
3. 일방향 응고 37
3.1. 정밀 주조 39
3.2. 수지상의 경쟁 성장 40
3.2. Freckles and fragmentation 44
3.3. 응고조직 및 결함 맵 47
4. References 50
제 2 장 실험 방법 54
1. 일방향 응고 54
2. 응고 계면 관찰 및 수지상 간격 측정 57
3. 온도 구배 측정 58
3. DSC 59
4. 일방향 진공 정밀 주조 60
제 3 장 응고변수에 따른 고상/액상 계면 형상 변화 61
1 Solid/liquid interface morphology 61
2 DSC analysis 64
3. Microstructure selection map 67
3.1. Planar to Cellular Transition 68
3.2. Cellular to Dendritic Transition 68
3.3. Dendritic (Columnar) to Equiaxed Transition 69
4. Summary 70
5. References 72
제 4 장 초내열합금 CM247LC의 일방향 응고 중 미세조직 변화 73
1. Interface morphologies 73
2. 일차 수지상 간격 74
3. Microstructure selection map 79
3.1. Planar to Cellular Transition 83
3.2. Cellular to Dendritic Transition 83
3.3. Dendritic (Columnar) to Equiaxed Transition 86
4. Summary 88
5. References 89
제 5 장 상용 장비로 제조된 DS 봉상의 위치에 따른 온도 구배 변화 92
1. 위치별 결정립 수 변화 93
2. 위치별 온도 구배 계산 96
3. EBSD 분석을 통한 위치별 결정 방향 확인 101
4. Summary 108
5. References 109
제 6 장 일방향 응고 simulation 112
1. 모델 생성 116
2. 열전달 경계 조건의 설정 117
3. Simulation 결과 124
3.1. 실험로 조건의 simulation 결과 124
3.2. 상용 Bridgman 로 조건의 simulation 결과 126
4. Freckle and fragmentation 133
5. Summary 133
제 7 장 결론 134
Abstract 137

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