이 맥락에서 산업용 유압 프레스의 주요 기능은 복합 재료에 대규모 열 변형을 유도하는 데 필요한 엄청난 기계적 압력을 가하는 것입니다. 종종 재료를 최대 50%까지 압축하는 이 엄청난 힘은 다공성 소결 빌릿을 조밀하고 고강도 구조 부품으로 변환하는 데 사용되는 중요한 메커니즘입니다.
유압 프레스는 두 가지 기본적인 역할을 수행합니다. 밀도를 최대화하기 위해 내부 미세 기공을 제거하도록 강제하고, 재료의 내부 구조를 미세화하기 위해 거친 입자를 물리적으로 분쇄하여 고온 강도를 직접 향상시킵니다.
최대 재료 밀도 달성
소결의 한계
소결된 빌릿은 단단하지만 완벽하지는 않습니다. 종종 잔류 미세기공, 즉 초기 가열 공정에서 남은 미세한 기공을 포함합니다.
이러한 기공을 그대로 두면 응력 집중점으로 작용합니다. 재료를 약화시키고 하중 하에서 조기 파손을 초래할 수 있습니다.
압축력의 역할
산업용 유압 프레스는 통조림 빌릿에 상당하고 균일한 기계적 압력을 가하여 이 문제를 해결합니다.
이 압력은 재료가 자체적으로 흐르도록 강제하여 잔류 미세기공을 효과적으로 닫습니다. 이 공정은 TiAl-SiC 복합재의 최종 밀도를 크게 증가시켜 구조적 무결성을 보장합니다.
미세 구조 성능 향상
거친 입자 분쇄
단순한 밀집화 외에도 유압 프레스는 미세 구조 개선 도구 역할을 합니다. 프레스 주기 동안 발생하는 강렬한 소성 변형은 거친 강화상 입자를 분쇄합니다.
이는 크고 잠재적으로 취약한 개재물을 더 작고 효과적인 보강재로 분해합니다.
매트릭스 미세화
입자가 분쇄됨에 따라 변형 공정은 이를 복합재 전체에 더 균일하게 분포시킵니다.
동시에 매트릭스 자체의 미세 구조가 미세화됩니다. 이러한 결합 효과(입자 미세화 및 개선된 분포)는 최종 재료의 고온 항복 강도를 향상시키는 데 필수적입니다.
공정 요구 사항 이해
대규모 변형의 필요성
위에 나열된 이점을 달성하려면 공정에는 종종 50%에 달하는 변형이 필요합니다.
약간의 압축은 불충분합니다. 입자를 효과적으로 분쇄하고 기공을 닫으려면 재료가 상당한 움직임을 겪어야 합니다.
"통조림"의 역할
TiAl-SiC 복합재는 취약하거나 반응성이 있을 수 있으므로 "통" 안에서 처리됩니다.
유압 프레스가 힘을 제공하지만, 통은 재료를 포함하여 산화를 방지하고 이러한 극심한 변형 중에 균열을 방지하는 데 필요한 정수압을 유지하는 데 도움이 됩니다.
목표에 맞는 올바른 선택
TiAl-SiC 복합재의 열간 단조 공정을 최적화할 때 특정 성능 목표를 고려하십시오.
- 주요 초점이 구조적 무결성인 경우: 잔류 미세기공의 완전한 제거와 최대 밀도를 보장하기 위해 충분한 압력 크기를 우선시하십시오.
- 주요 초점이 고온 항복 강도인 경우: 거친 입자를 효과적으로 분쇄하고 매트릭스 미세 구조를 미세화하기 위해 변형 수준이 50%에 가까워지도록 하십시오.
유압 프레스는 단순한 성형 도구가 아니라 고성능 복합재에 필수적인 미세 구조 수정 장치입니다.
요약 표:
| 특징 | TiAl-SiC 복합재 성능에 미치는 영향 |
|---|---|
| 높은 압축력 | 잔류 미세기공을 닫아 최대 재료 밀도를 달성합니다. |
| 대규모 변형 | 효과적인 미세 구조 변화를 보장하기 위해 약 50% 압축에 도달합니다. |
| 입자 미세화 | 거친 강화상을 분쇄하여 고온 항복 강도를 높입니다. |
| 통조림 처리 | 변형 중에 산화를 방지하고 정수압을 유지합니다. |
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참고문헌
- Shiqiu Liu, Huijun Guo. Microstructure and High-Temperature Compressive Properties of a Core-Shell Structure Dual-MAX-Phases-Reinforced TiAl Matrix Composite. DOI: 10.3390/cryst15040363
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