연구원들은 나노카바이드로 인코넬 718을 강화했습니다.

2023년 6월 7일

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미국 MIT(Massachusetts Institute for Technology)와 터키 이스탄불 기술대학교(Istanbul Technical University, Türkiye)의 연구원들은 세라믹 나노와이어를 추가하여 금속 분말을 강화하는 비교적 간단하고 저렴한 방법을 보고했습니다. '나노카바이드 및 규화물의 현장 형성을 통해 적층 제조된 인코넬 718 강화'라는 논문이 적층 가공 76권에 게재되었습니다.

Battelle Energy Alliance 원자력 공학 교수이자 University of Florida의 교수인 Ju Li는 "극한 환경을 위한 보다 유능한 재료의 개발에 대한 상당한 필요성이 항상 존재합니다. 우리는 이 방법이 미래의 다른 재료에 대한 큰 잠재력을 가지고 있다고 믿습니다."라고 말했습니다. MIT 재료공학부(DMSE).

팀의 접근 방식은 인기 있는 초합금인 인코넬 718에서 시작됩니다. 연구진은 적은 수의 세라믹 나노와이어를 사용하여 상업용 인코넬 718 분말을 밀링하여 "인코넬 입자 표면에 나노 세라믹의 균질한 장식"을 만들었습니다. 그런 다음 생성된 분말을 사용하여 PBF-LB(Laser Beam Powder Bed Fusion) 적층 가공을 통해 부품을 제작했습니다.

연구원들은 새로운 기계 불가지론 분말을 사용하여 적층 제조된 부품이 Inconel 718만으로 제조된 부품보다 다공성과 균열이 훨씬 적다고 보고했습니다. 그리고 이는 결과적으로 연성, 방사선 저항성 및 고온 부하와 같은 여러 가지 다른 장점도 있는 더 강한 부품으로 이어집니다.

이번 연구에 참여하지 않은 홍콩중문대학교 조교수 Xu Song은 "이 논문에서 저자들은 [세라믹] 나노와이어로 강화된 인코넬 718의 금속 매트릭스 복합재를 프린팅하는 새로운 방법을 제안했다"고 말했다. 레이저 용융 공정에 의해 유도된 세라믹의 현장 용해는 Inconel 718의 내열성과 강도를 향상시켰습니다. 또한 현장 보강재는 입자 크기를 줄이고 결함을 제거했습니다. 금속 합금의 미래 3D 프린팅, 고반사율 구리의 변형과 초합금의 파괴 억제를 포함하여 이 기술의 이점을 확실히 누릴 수 있습니다."

Li는 금속 합금의 초박형 적층 제조 층의 냉각 속도가 기존 용융 응고 공정을 사용하여 생성된 벌크 부품의 냉각 속도보다 훨씬 빠르기 때문에 이 작업이 "합금 설계를 위한 거대한 새로운 공간을 열 수 있다"고 말했습니다. 결과적으로 "대량 주조에 적용되는 화학 조성에 대한 많은 규칙은 이러한 종류의 3D 프린팅에는 적용되지 않는 것 같습니다. 따라서 세라믹을 첨가한 기본 금속을 탐색할 수 있는 조성 공간이 훨씬 더 넓습니다."

적층 제조 논문의 주요 저자 중 한 명인 Emre Tekoğlu는 "이 구성은 우리가 결정한 첫 번째 구성 중 하나였기 때문에 실제 생활에서 이러한 결과를 얻는 것은 매우 흥미로웠습니다. 여전히 광대한 탐색 공간이 있습니다. 우리는 더욱 극한 환경을 견딜 수 있는 소재를 개발하기 위해 새로운 인코넬 복합재 제제를 계속해서 탐구할 것입니다."

또 다른 주요 저자인 Alexander O'Brien은 다음과 같이 결론지었습니다. "3D 프린팅의 정밀도와 확장성은 재료 설계에 대한 새로운 가능성의 세계를 열었습니다. 여기서 우리의 결과는 확실히 중요한 역할을 할 프로세스의 흥미로운 초기 단계입니다. 미래의 원자력, 항공우주 및 모든 에너지 생성을 위한 설계에 영향을 미칩니다."

"나노카바이드 및 규화물의 현장 형성을 통해 적층 제조된 인코넬 718 강화"는 여기에서 확인할 수 있습니다.

www.mit.edu

www.mme.itu.edu.tr

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