저가 철 함유 분말 타이타늄 합금의 특성

[카리]

○ 타이타늄은 비강도가 좋고 내식성이 탁월하기 때문에 항공우주산업에서는 필수재료이다. 미국의 마하 3 초음속 정찰기 SR-71의 95%가 타이타늄 재료이고, 현재 하늘의 최강자 스텔스 전투기 F-22도 42%가 타이타늄 재료이다. 그러나, 타이타늄은 또한 매우 높은 생산가로 동일 량의 강과 비교, 30배(사용 장소, 종류에 따라 가격 차이 큼)이상 높다. 이와 같은 값은 연성에 나쁜 영향을 주는 침입형 원자들의 오염을 막기 위한 특수 공정 등과, 나쁜 (열)전도성의 고 난삭재이기 때문이다. 특히 방탄재등 군사용은 침입형 원소의 함량을 규제하는 등으로 가격이 높다.   ○ 타이타늄은 산소등과의 강한 반응성 때문에 대기 중에서 열간 작업을 하게 되면 표면에 생긴 산화물을 제거해야 다음공정에서 작업이 가능하기 때문에 재료 회수율이 낮다. 미 해군에서는 near net shaping으로 재료 회수율을 높이는 등 분말야금의 장점을 따고 값을 내리기 위한 노력을 하고 있으며, 선진제국에서 이 일환으로 철 포함한 저가 P/M 타이타늄 합금과 침입형 원자의 함량한계를 완화, 스크랲 타이타늄을 사용 하는 등, 가격 저감화를 위한 노력이 이뤄지고 있는데, 철 포함한 저가 P/M 타이타늄 합금의 온도에 따른 조직과 기계적 특성변화를 다룬다는 것은 반드시 필요한 일이나, 아직 초보 단계이다.   ○ 국내에서는 국과연이 산연을 이용 타이타늄 분말 소결 예비 성형체 연구를 수행 중 이며, HIP공정을 첨가, Ti-6Al-4V합금의 링롤링 등 군용으로 대형링을 제작 강과 동등 기계적 성질에 중량절감이 결정적으로 필요한 경우에 적용을 위해 노력하고 있다.   ○ 그럼에도 비용이 많이 소요되기 때문에 이를 감안하여 적용해야 한다. 일반적으로 철강의 열배가 스테인리스 강 비용이라면 Ti-6Al-4V구조재 경우 이의 10배정도의 비용이 필요하다. NNS를 적용함으로써 이보다 비용을 줄여도, 중량 저감 문제가 비용을 상쇄할 경우에 이의 적용이 가능하다. 특히 무기체계는 경량화가 추세이기 때문에 타이타늄 재료를 이용한 경량화가 아주 중요하다.  

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