430L 및 TiC 분말에 의한 복합 재료
복합 소재는 430L 스테인리스강 분말과 TiC 분말을 혼합한 분말을 사용하여 볼 밀링 공정을 거친 후 열간 등방성 압착을 수행하여 얻습니다.
파우더 전처리:
이 연구에서는 두 가지 유형의 분말 원료를 사용했습니다:
가스 분무에 의한 430L 스테인리스 스틸 분말(입자 크기 45-150 μm).
스프레이 과립으로 생산된 TiC 분말(입자 크기 15-53 μm)입니다.
혼합 분말:
아르곤 분위기(순도 99.9%)에서 430L 스테인리스 스틸 분말과 TiC(20 wt%) 분말의 조성을 가진 분말 혼합물을 볼 밀링(분쇄 매체를 사용하지 않음)을 사용하여 기계적 혼합을 통해 제조했습니다.
430L 분말의 화학:
TRUER의 로트 번호 20250704-02에서 테스트된 값
430L 파우더와 TiC 파우더의 화학:
TRUER의 로트 번호 20250113-03의 테스트 값
볼 밀링:
혼합 분말은 볼 밀링으로 준비되며 아르곤 보호, 회전 속도 300rpm, 지속 시간 4시간으로 준비됩니다.
볼 밀링 공정 중 연성 분말의 냉간 용접을 방지하기 위해 분말 혼합물에 공정 제어제로 0.8 wt% 스테아르산을 첨가했습니다.
혼합 분말의 미세 구조:
볼 밀링으로 혼합된 분말은 동일한 공정 조건(1150°C, 103MPa, 0.5시간)에서 열간 등방성 압착을 거쳐 주로 전형적인 등축 재결정 입자로 구성된 완전히 조밀한 미세 구조를 나타냈습니다.
평행한 직선 모서리를 가진 수축된 쌍둥이가 등축 입자 내에서 관찰되었습니다. 이러한 소매용 쌍둥이는 고온 등압 프레스의 고온 및 등압 조건에서 재결정화 과정 중 입자 성장과 함께 형성되었습니다.
분쇄 분말의 열간 등방성 압착으로 생성된 합금의 평균 입자 크기는 약 6μm입니다.
현재 연구 결과에 따르면 주어진 HIP 공정 조건에서 원료 분말의 초기 입자 크기는 합금의 최종 입자 크기에 큰 영향을 미칩니다. 이 연구에서 채택한 단시간 볼 밀링 공정(4시간)은 분말 단편화의 지배적인 효과를 통해 분말 입자 크기와 초기 입자 크기를 효과적으로 정제했으며, 이는 볼 밀링 분말로 제조된 HIP 합금의 미세 입자 관찰과 직접적으로 관련이 있습니다.
다량의 미크론 크기(약 1~3μm)의 강수량이 주로 입자 경계를 따라 분포합니다.
특히 볼 밀링 공정 중에 티타늄 카바이드 분말을 첨가하면 볼 밀링되지 않은 분말에 비해 강한 산소 친화력으로 인해 시스템의 산소 함량을 줄일 수 있으며, 볼 밀링 된 활성 분말의 표면 산소 친화력이 크게 향상되어 미세 입자 합금의 산소 흡수가 증가하고 산화물의 거칠어짐이 발생합니다.
TiO₂와 같은 티타늄 함유 산화물은 관찰되지 않았지만, 부피 분율이 낮고 미세하게 분산되거나 다른 산화물과 겹치기 때문에 그 존재를 배제할 수는 없지만 현재 특성화 기술의 검출 한계를 초과할 수 있습니다.
쌍둥이 경계의 역할:
한편으로, 쌍둥이 경계는 저에너지의 일관된 인터페이스로서 탈구의 움직임을 방해하여 강도를 높이는 데 기여합니다.
반면에 트윈 경계의 일관성은 전위를 흡수하고 전달하여 소성 변형을 조정하고 변형 국소화를 지연시켜 연성 및 변형 경화 능력을 동시에 향상시키는 데 도움이 됩니다.
프랙처 표면:
골절 표면은 주로 연성 구덩이가 특징이며, 이는 우수한 연성을 가지고 있음을 나타냅니다.
샘플의 균열 틈새에서는 주요 미세 틈새 외에도 약 1~3 마이크로미터 크기의 입자가 종종 관찰될 수 있습니다. 이는 미세 입자 강철에서 이러한 마이크로미터 크기의 입자가 균열 시작점으로 작용하여 인장 연성을 크게 감소시킨다는 것을 확인시켜 줍니다.
