Ods 철 합금 고화 공정에서 실험실 진공 열간 프레스의 기능은 무엇인가요? 밀도 및 무결성 최적화

실험실 진공 열간 프레스는 산화물 분산 강화(ODS) 철 합금의 중요한 초기 고화 단계 역할을 합니다. 이는 깊은 진공 환경에서 동시 고온(1373K) 및 축 방향 압력(80MPa)을 가하여 분쇄된 복합 분말을 응집된 벌크 재료로 변환합니다.

핵심 요점 진공 열간 프레스는 예비 소결을 달성하지만, 가장 중요한 역할은 합금의 미세 구조 무결성을 유지하는 것입니다. 이는 이전 분쇄 단계에서 개발된 유익한 특성을 손상시키지 않고 느슨한 분말을 고체 형태로 효과적으로 변환합니다.

고화 메커니즘

기계의 주요 기능은 분말 입자를 서로 결합시키기 위해 분쇄된 분말을 극한 조건에 노출시키는 것입니다.

ODS 철 합금의 경우, 이는 온도를 1373K로 높이는 동시에 80MPa의 축 방향 압력을 가하는 것을 포함합니다.

이 조합을 통해 분말 입자가 결합하고 특정 강도를 달성하여 재료가 느슨한 복합 재료에서 고체 구조 단위로 전환될 수 있습니다.

고화는 $1 \times 10^{-5}$ torr의 진공 내에서 발생합니다.

이 저압 환경은 탈기에 필수적이며, 재료가 완전히 밀봉되기 전에 분말 내에 갇힌 흡착 가스를 방출할 수 있도록 합니다.

이러한 가스를 제거함으로써 진공은 기공 결함의 위험을 최소화하고 고온 사이클 동안 금속 원소의 산화를 방지합니다.

프레스 내에서 고순도 흑연 몰드를 사용하여 느슨한 분말을 담습니다.

이 몰드는 압력 전달 매체 역할을 하여 기계의 힘을 합금 고화에 필요한 압축 응력으로 변환합니다.

흑연은 우수한 열 전도성과 고온 저항성 때문에 선택됩니다.

이는 1373K에서 시편 전체에 열이 균일하게 분포되도록 하여 불균일한 재료 특성을 초래할 수 있는 열 구배를 방지합니다.

진공 열간 프레스는 최종 완벽함이 아닌 예비 소결을 제공한다는 것을 이해하는 것이 중요합니다.

강력한 벌크 재료를 생성하지만, 잔류 폐쇄 기공을 남길 수 있는 축 방향 압력(한 방향으로 가해지는 힘)을 사용합니다.

압력이 전방향이 아니기 때문에 합금이 이 단계만으로는 이론적 최대 밀도에 도달하지 못할 수 있습니다.

이론적 밀도에 가까운 상태를 달성하고 잔류 기공을 제거하기 위해 종종 열간 등방압 프레스(HIP)라고 하는 2차 공정이 필요합니다.

HIP는 모든 방향으로 가스를 통해 더 높은 압력(120MPa)을 가하여 항복 강도를 더욱 증가시키지만(예: ~674MPa), 열간 프레스는 구조적 기초를 설정합니다.

진공 열간 프레스는 고성능 ODS 합금에 대한 독립적인 솔루션이 거의 없으며, 일반적으로 다단계 공정의 기초 단계입니다.

주요 초점이 미세 구조 보존이라면: 진공 열간 프레스 매개변수(1373K)를 우선시하십시오. 이 단계는 분쇄 중에 달성된 미세 입자를 파괴하지 않고 분말을 고화합니다.
주요 초점이 최대 밀도라면: 열간 프레스를 최종 기공을 제거하기 위한 후속 열간 등방압 프레스(HIP) 주기를 준비하는 "예비 소결" 단계로 간주하십시오.

진공 및 축 방향 압력을 정밀하게 제어함으로써 고급 합금 성능에 필요한 필수적인 구조적 무결성을 확립합니다.

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Sung-In Hahn, Seung‐Joon Hwang. Mechanical Properties of ODS Fe Alloys Produced by Mechano-Chemical Cryogenic Milling. DOI: 10.12656/jksht.2012.25.3.138

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