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주상정의 뜻

주물의 응고에서 표면 칠정의 안쪽에, 열이 빠져나가는 방향과 반대 방향으로 가늘고 길게 자라는 결정립. 중심부에는 등축정이 생긴다.

일본어 명칭: 柱状晶

‘주상정’ 관련 연습 문제는 3개 분야에 4문제가 있습니다(고온 재료와 크리프, 금속 재료와 합금, 재료의 가공과 접합 등).

이 용어의 분야: 금속 재료와 합금

주상정 연습 문제에 도전

제트 엔진의 터빈 블레이드에 일방향 응고에 의한 주상정이나 단결정의 Ni기 초내열합금이 사용되는 이유로 옳은 것은 무엇인가?

  1. A단결정으로 만들면 전위가 전혀 존재하지 않게 되어, 크리프 변형이 일어나지 않게 되기 때문
  2. B단결정으로 만들면 결정립계 강화에 쓰는 탄소나 붕소를 많이 첨가할 수 있게 되어, 그 탄화물이나 붕화물로 강화할 수 있기 때문
  3. C응력에 수직인 입계를 없애 크리프 손상의 기점을 제거하고, 단결정에서는 입계 강화 원소를 줄일 수 있어 고온에서 용체화 처리하여 γ'를 균일하게 미세화할 수 있기 때문
정답과 해설 보기

정답: C. 응력에 수직인 입계를 없애 크리프 손상의 기점을 제거하고, 단결정에서는 입계 강화 원소를 줄일 수 있어 고온에서 용체화 처리하여 γ'를 균일하게 미세화할 수 있기 때문

터빈 블레이드는 원심력으로 길이 방향으로 당겨지며, 응력에 수직인 결정립계가 크리프 보이드나 균열의 기점이 됩니다. 일방향 응고에서는 결정립을 응력 방향으로 정렬한 주상정으로 만들어 수직인 결정립계를 없앱니다. 나아가 결정을 하나만 선택하여 성장시킨 단결정 블레이드에는 결정립계 자체가 없습니다. 결정립계를 강화하기 위한 C, B, Zr 등이 필요 없어지면 합금이 녹기 시작하는 온도가 올라가므로, 용체화 처리를 고온에서 하여 γ'를 일단 고용시킨 뒤 균일하고 미세하게 석출시킬 수 있습니다. 강화 원소를 많이 첨가한다는 설명은 이 관계를 반대로 하고 있습니다. 단결정에도 전위는 있으며, 크리프는 입내 전위의 운동으로 일어납니다.

해설 속의 ‘주상정’

‘주상정’ 관련 문제(4문제)

  1. 제트 엔진의 터빈 블레이드에 일방향 응고에 의한 주상정이나 단결정의 Ni기 초내열합금이 사용되는 이유로 옳은 것은 무엇인가?
  2. 금형에 녹은 금속을 부어 응고시킨 주괴의 단면에서 일반적으로 볼 수 있는 응고 조직의 배열로 옳은 것은 무엇인가?
  3. 같은 형상의 탄소강 부품을 주조로 만든 경우와 열간 단조로 만든 경우를 비교하면, 일반적으로 단조품 쪽이 인성이나 피로 강도가 우수하다. 그 이유로 옳은 것은 무엇인가?
  4. 상온에서는 결정립을 미세하게 하면 강도가 올라가지만(홀-페치 관계), 고온에서 장시간 하중을 받는 부품에는 조대한 결정립이나 단결정이 사용되는 경우가 많다. 그 이유로 옳은 것은 무엇인가?

관련 용어

크리프 Ni기 초내열합금 전위 재결정 수축공 회복 가공 경화 홀-페치 관계 확산 크리프 영률

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