400 MPa 압력의 적용은 Ti-6Al-4V/TiB 복합재를 압축하는 주요 기계적 동인으로 작용합니다. 1250 °C의 작동 온도에서 이 특정 압력 하중은 금속 칩이 플라스틱 변형을 겪게 하여 내부 간극을 물리적으로 닫고 원자 확산에 필요한 접촉을 설정하도록 합니다.
고압 제어는 기공을 제거하고 구조적 무결성을 보장하는 결정적인 요소입니다. 지속적인 400 MPa 하중이 없으면 복합재는 고성능 응용 분야에 필요한 거의 완전한 밀도와 강력한 계면 결합을 달성하지 못할 것입니다.
고압 압축의 역학
플라스틱 변형 유도
400 MPa 하중의 주요 기능은 Ti-6Al-4V 칩의 항복 강도를 극복하는 것입니다.
이 엄청난 압력 하에서 칩은 강성을 잃고 플라스틱 변형을 겪습니다.
이 변형은 재료가 간극으로 흐르도록 하여 느슨한 칩 사이에 자연적으로 존재하는 내부 간극을 효과적으로 채웁니다.
야금적 결합 촉진
구조 복합재에는 물리적 접촉만으로는 충분하지 않습니다. 재료는 원자 수준에서 결합해야 합니다.
고압은 칩 표면 간의 절대적인 밀착을 보장합니다.
이 밀접한 접촉은 경계를 가로질러 원자 확산이 발생하도록 하여 개별 칩을 단일 고체 덩어리로 변환합니다.
계면 강화
복합재의 무결성은 보강재가 모재에 얼마나 잘 부착되는지에 크게 좌우됩니다.
가해진 압력은 TiB 보강재와 티타늄 매트릭스 간의 계면 결합에 중요합니다.
이 구성 요소를 함께 누름으로써 공정은 계면의 공극을 방지하여 보강재가 결함으로 작용하는 대신 합금을 효과적으로 강화하도록 합니다.
중요 종속성 및 제약 조건
열 시너지의 필요성
압력은 독립적으로 작용하지 않습니다. 400 MPa 하중은 1250 °C에서 적용되기 때문에 효과적입니다.
이 높은 온도가 없으면 재료는 플라스틱으로 변형되기에는 너무 취약하고 원자 확산은 결합을 생성하기에는 너무 느릴 것입니다.
기공의 위험
고압 제어가 "핵심 요구 사항"으로 설명되는 데는 이유가 있습니다.
400 MPa 목표를 유지하지 못하거나 변동이 발생하면 빌렛에 잔류 기공이 남을 위험이 있습니다.
"거의 완전한 밀도"가 아닌 빌렛은 기계적 특성이 손상되고 잠재적인 파손 지점이 발생합니다.
재료 무결성 극대화
Ti-6Al-4V/TiB 복합재의 성공적인 압축을 보장하려면 특정 재료 목표에 맞게 공정 제어를 조정하십시오.
- 완전한 밀도 달성이 주요 초점이라면: 모든 내부 공극을 채우는 데 필요한 플라스틱 흐름을 강제하려면 400 MPa 압력을 엄격하게 유지해야 합니다.
- 계면 강도가 주요 초점이라면: TiB 보강재와 매트릭스 간의 원자 확산을 극대화하기 위해 1250 °C 온도와 함께 압력을 유지해야 합니다.
고압력의 정밀한 제어는 압축된 칩의 집합과 고성능 야금 복합재의 차이를 만듭니다.
요약 표:
| 매개변수 | 압축에서의 역할 | Ti-6Al-4V/TiB 복합재에 미치는 영향 |
|---|---|---|
| 400 MPa 압력 | 기계적 동인 | 플라스틱 변형을 유도하고 내부 공극을 닫습니다. |
| 1250 °C 온도 | 열 촉매 | 재료 항복 강도를 낮추고 원자 확산을 가능하게 합니다. |
| 계면 결합 | 구조적 무결성 | 매트릭스와 TiB 보강재 사이의 공극을 방지합니다. |
| 밀도 목표 | 거의 완전한 밀도 | 고성능 기계적 특성을 위해 기공을 제거합니다. |
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참고문헌
- Yutao Zhai, Fei Yang. Fabrication and Characterization of In Situ Ti-6Al-4V/TiB Composites by the Hot-Pressing Method using Recycled Metal Chips. DOI: 10.3390/met12122038
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