니켈기 초내열합금에서 Cr/Ti/Al 성분이 고온 산화 거동에 미치는 영향
Effects of Cr/Ti/Al Components on High Temperature Oxidation Behavior in Nickel-Based Superalloys
- 발행기관 강릉원주대학교 일반대학원
- 지도교수 도움말 최병학
- 발행년도 2022
- 학위수여년월 2023. 2
- 학위명 석사
- 학과 및 전공 도움말 일반대학원 신소재공학과
- 세부분야 해당없음
- 실제URI http://www.dcollection.net/handler/kangnung/000000011347
- UCI I804:42001-000000011347
- 본문언어 한국어
초록/요약 도움말
가스터빈에 사용되는 니켈기 초내열합금은 고온/고압에서 고온 산화와 더불어 크리프 손상을 겪는다. 니켈기 초내열합금은 이러한 고온 손상을 버티기 위하여 다양한 합금이 첨가되는데, Cr/Al/Ti은 크리프 강도와 더불어 고온 산화 거동에 큰 영향을 미치는 성분이다. 본 연구에서는 고온 사용된 Cr/Al 함량이 다른 두 종류의 블레이드 재질을 OM, SEM/EDS, Mapping, TEM, XRD를 이용하여 Cr/Al/Ti 성분이 고온 산화 거동에 미치는 영향을 조사하였다. 블레이드의 고온 산화는 Cr/Al 함량에 따라 서로 다르게 관찰되었는데, 이것은 Cr과 Al 산화 속도 및 양상이 다르기 때문이다. Al 산화 층 형성의 경우 γ‘(Ni3Al) 형성 원소인 Al 고갈로 인하여 PFZ(precipitate free zone)이 형성되었다. 또한 Cr 산화에 의해 내부로부터 Cr의 확산_out은 고 Cr의 σ상 석출을 유발하였다. 이 경우 표면 산화 층에는 TCP σ상에 대한 피트/균열이 동반된 것으로 관찰되었다. 본 연구에서는 Cr/Al 조성이 다른 두 종류 블레이드의 이러한 Al 및 Cr 산화 층 형성과 PFZ 및 TCP상 형성을 비교 고찰하였다.
more초록/요약 도움말
Nickel-based superalloys used in gas turbines suffer from creep damage along with high-temperature oxidation at high temperatures/high pressures. Various alloys are added to the nickel-based superalloy to withstand such high-temperature damage, and Cr/Al/Ti is a component that greatly affects high-temperature oxidation behavior along with creep strength. In this study, two types of blade materials with different Cr/Al contents used at high temperatures were investigated for the effect of Cr/Al/Ti components on high-temperature oxidation behavior using OM, SEM/EDS, Mapping, TEM, and XRD. The high-temperature oxidation of the blades was observed differently depending on the Cr/Al content, because the rates and patterns of Cr and Al oxidation were different. In the case of the formation of the Al oxide layer, a precipitate free zone (PFZ) was formed due to the depletion of Al, a γ' (Ni3Al) forming element. In addition, the diffusion_out of Cr from the inside by Cr oxidation caused the precipitation of high Cr σ phase. In this case, it was observed that the surface oxide layer was accompanied by pits/cracks on the TCP σ phase. In this study, the formation of these Al and Cr oxide layers and the formation of PFZ and TCP phases of two types of blades with different Cr/Al compositions were compared and examined.
more목차 도움말
Ⅰ. 서론 1 page
Ⅱ. 이론적 배경 3 page
1. 니켈기 초내열합금 4 page
2. 니켈기 초내열합금의 고온 산화 4 page
3. Fe-Cr-Ni 합금에서 Cr의 σ상 6 page
4. 광학현미경 7 page
5. 전자현미경 8 page
6. 비커스 경도 시험 9 page
Ⅲ. 실험 방법 11 page
1. 니켈기 초내열합금 11 page
Ⅳ. 실험 결과 13 page
1. 블레이드(1) (16Cr-3.4Al-3.4Ti) 13 page
1) 광학현미경 분석 13 page
2) 경도 분석 20 page
3) SEM 분석_내부 미세조직 22 page
4) 표면 산화 층_사용 전 블레이드(1) 28 page
5) 표면 산화 층_사용 후 블레이드(1) 33 page
2. 블레이드(2) (13.5Cr-7.6Al-5Ti) 42 page
1) 광학현미경 42 page
2) SEM 분석 45 page
3) Mapping 분석 49 page
4) XRD 분석 52 page
5) TEM 분석 53 page
6) 피트 및 균열 분석 58 page
Ⅴ. 결론 62 page
참고문헌 64 page
Abstract 66 page
감사의 글 68 page
