고온 재료와 크리프
단결정 Ni기 초내열합금에 레늄(Re) 등의 무거운 원소를 몇 % 첨가하는 주된 목적으로 옳은 것은 무엇인가?
- A기지 γ에 고용되어 확산을 느리게 하고, 고용 강화와 함께 γ' 입자의 조대화를 늦추어 고온의 크리프 강도를 높인다
- B표면에 치밀하고 잘 휘발하지 않는 레늄 산화물 피막을 만들어, Al₂O₃ 피막 대신 고온의 내산화성을 높인다
- C합금의 밀도를 낮추어 고속으로 회전하는 블레이드에 걸리는 원심력의 응력을 작게 하고, 같은 온도에서의 파단 수명을 늘린다
정답과 해설 보기
정답: A. 기지 γ에 고용되어 확산을 느리게 하고, 고용 강화와 함께 γ' 입자의 조대화를 늦추어 고온의 크리프 강도를 높인다
Re는 합금 속에서의 확산이 매우 느린 원소로, 주로 기지 γ에 분배되어 고용됩니다. γ의 고용 강화에 더해 γ'의 조대화나, 고온에서 응력 아래 γ'가 판 모양으로 연결되는 래프팅의 진행을 늦추어 크리프 강도를 크게 높입니다. 단결정 합금의 세대는 Re를 약 3% 포함한 제2세대, 약 6% 포함한 제3세대처럼 Re의 양으로 구별되기도 합니다. 다만 Re를 너무 많이 넣으면 취약한 σ상 등의 TCP상이 석출되기 쉬워집니다. Re는 무거운 원소이므로 밀도는 오히려 올라가며, 그 산화물은 휘발하기 쉬워 보호 피막이 되지 않습니다. 내산화성은 주로 Al이 만드는 Al₂O₃ 피막으로 확보합니다.