KR102155438B1 - 금속기지 복합재료 및 이의 제조방법 - Google Patents

금속기지 복합재료 및 이의 제조방법 Download PDF

Info

Publication number
KR102155438B1
KR102155438B1 KR1020190012685A KR20190012685A KR102155438B1 KR 102155438 B1 KR102155438 B1 KR 102155438B1 KR 1020190012685 A KR1020190012685 A KR 1020190012685A KR 20190012685 A KR20190012685 A KR 20190012685A KR 102155438 B1 KR102155438 B1 KR 102155438B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
stainless steel
composite material
titanium nitride
weight
metal
Prior art date
Application number
KR1020190012685A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20200095070A (ko
Inventor
조중욱
김승범
Original Assignee
포항공과대학교 산학협력단
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 포항공과대학교 산학협력단 filed Critical 포항공과대학교 산학협력단
Priority to KR1020190012685A priority Critical patent/KR102155438B1/ko
Publication of KR20200095070A publication Critical patent/KR20200095070A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102155438B1 publication Critical patent/KR102155438B1/ko

Links

Images

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C38/00Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/18Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
    • C22C38/40Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel
    • C22C38/44Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel with molybdenum or tungsten
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21DMODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D2211/00Microstructure comprising significant phases
    • C21D2211/001Austenite

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Manufacture Of Alloys Or Alloy Compounds (AREA)
  • Powder Metallurgy (AREA)

Abstract

본 발명은 스테인리스강 기지; 및 상기 기지 내 형성되고, 3차원 네트워크 구조를 가지는 티타늄 질화물 보강재를 포함하는 금속기지 복합재료 및 이의 제조방법에 관한 것이다.

Description

금속기지 복합재료 및 이의 제조방법{METAL MATRIX COMPOSITE AND METHOD THEREOF}
본 발명은 스테인리스강을 기지로 한, 금속기지 복합재료 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
금속기지 복합재료라 함은 금속 기지 내에 세라믹 재료 또는 고분자 재료 등을 넣어, 금속과 첨가된 재료 각각 본연의 성능보다 향상시킨 재료를 의미한다. 금속 기지의 종류, 첨가된 재료의 종류 및 형태 등은 금속기지 복합재료의 목적에 따라 달라지는데, 강화재의 경우 주로 입자, 섬유(fiber), 위스커(whisker) 또는 층상의 형태로 금속기지 내에 분산된 형태로 첨가된다. 또한, 금속기지 복합재료의 물성 향상을 목적으로 탄화물(SiC, TiC), 질화물(TiN, AlN), 붕소화물(TiB2) 및 산화물(Al2O3) 등의 세라믹 재료들이 보강재로써 많이 사용되고 있다.
금속기지 복합재료의 제조법은 다양하지만, 그 중에서 분말야금법은 보강재의 형상 및 크기, 분산을 조절하기 쉽다는 장점으로 인해 많이 이용되고 있다. 분말야금법은 주로 금속 분말과 보강재료의 기계적인 혼합 및 열처리(sintering) 과정으로 이루어진다. 하지만 확산 거동을 따르는 열처리 과정의 특성상 고온에서 긴 시간이 소요된다는 단점이 있다. 또한, 분말야금법의 특성상 피할 수 없는 공공의 존재로 인해 재료의 물성이 저하될 수 있다.
한편, 316L 스테인리스 강은 높은 연성과 부식 저항성을 가져 산업 전반에서 다양한 목적으로 이용되고 있다. 그러나, 낮은 경도에 의한 낮은 내마모성, 높은 밀도에 의한 상대적으로 높은 밀도 등의 단점을 가진다. 이를 보완하기 위한 316L 스테인리스 강을 기지로 가지는 금속기지 복합재료가 개발되고 있으며, 이를 통해 탄성 계수, 비강도, 경도 등을 향상시킨 바 있다.
본 발명은 고온 안정성을 가질 뿐만 아니라, 부식 및 열화 없이 경도가 개선된, 스테인리스강 기지; 및 상기 기지 내 형성되고, 3차원 네트워크 구조를 가지는 티타늄 질화물 보강재를 포함하는 금속기지 복합재료 등을 제공하고자 한다.
그러나, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 과제에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명은 스테인리스강 기지; 및 상기 기지 내 형성되고, 3차원 네트워크 구조를 가지는 티타늄 질화물 보강재를 포함하는 금속기지 복합재료를 제공한다.
상기 기지는 오스테나이트계 스테인리스강 기지일 수 있다.
상기 기지는 크롬(Cr) 14.0 내지 20.0 중량; 니켈(Ni) 10.0 내지 16.0 중량%; 몰리브덴(Mo) 1.0 내지 5.0 중량%; 실리콘(Si) 0.1 내지 3.0 중량%; 망간(Mn) 0.1 내지 3.0 중량%; 알루미늄(Al) 0.1 중량% 이하; 탄소(C) 0.1 중량% 이하; 인(P) 0.1 중량% 이하; 및 잔부는 철(Fe)을 포함할 수 있다.
상기 금속기지 복합재료의 녹는점은 1400 ℃ 내지 2000 ℃일 수 있다.
본 발명의 일 구현예로, 상기 금속기지 복합재료를 포함하는 복층 슬라브 연속 주조용 격막을 제공한다.
본 발명의 다른 구현예로, (a) 스테인리스강 분말 및 티타늄 질화물 분말을 혼합하는 단계; (b) 상기 혼합물을 진공 상태에서 열처리하는 단계; 및 (c) 상기 열처리된 혼합물을 압연하는 단계를 포함하는 상기 금속기지 복합재료의 제조방법을 제공한다.
상기 (a) 단계에서 스테인리스강 분말 및 티타늄 질화물 분말의 부피비는 3:1 내지 5:1일 수 있다.
상기 (a) 단계에서 스테인리스강 분말의 평균 입도는 30 ㎛ 내지 50 ㎛이고, 티타늄 질화물 분말의 평균 입도는 1 ㎛ 내지 10 ㎛일 수 있다.
상기 (b) 단계에서 열처리는 550℃ 내지 650℃의 온도에서 10 분 내지 1시간 동안 1차 열처리; 및 750℃ 내지 850℃의 온도에서 30분 내지 2시간 동안 2차 열처리를 통해 수행될 수 있다.
상기 (c) 단계에서 압연시 압하율은 70% 내지 90%일 수 있다.
본 발명에 따른 금속기지 복합재료는 스테인리스강 기지; 및 상기 기지 내 형성되고, 3차원 네트워크 구조를 가지는 티타늄 질화물 보강재를 포함하는바, 상기 금속기지 복합재료는 상기 보강재의 3차원 네트워크 구조로 인하여, 상기 기지의 녹는점 이상의 고온에서도 형태를 유지할 수 있어 고온 안정성을 가진다. 또한, 상기 티타늄 질화물은 상기 스테인리스 강과 높은 습윤성(wettability)를 가짐으로써, 부식 및 열화 없이 경도를 개선할 수 있다.
따라서, 상기 금속기지 복합재료는 복층 슬라브 연속 주조기술에서 두 강종의 용강을 분리시키기 위한 격막으로 사용될 수 있다.
도 1은 실시예 1에서 제조된 금속기지 복합재료의 제조방법을 나타낸 모식도이다.
도 2는 실시예 1에서 제조된 금속기지 복합재료를 나타낸 것이다.
도 3은 티타늄 질화물 분말(TiN), 316L 스테인리스강 분말(316L) 및 0.2 중량%의 탄소를 포함하는 탄소강 분말(0.2wt%C)의 입도 분포를 나타낸 그래프이다.
도 4(a)는 실시예 1에서 제조된 금속기지 복합재료 단면을 광학현미경을 통해 관찰한 사진이고, 도 4(b)는 비교예 1에서 제조된 금속기지 복합재료 단면을 광학현미경을 통해 관찰한 사진이다.
도 5는 실시예 1에서 제조된 금속기지 복합재료에서, 티타늄 질화물 보강재의 구조를 재구축한 3차원 이미지를 나타낸 사진이다.
도 6은 실험예 1에서 적용된 온도 프로파일을 나타낸 그래프이다.
도 7은 실험예 1에서 사용된 유도로를 나타낸 것이다.
도 8은 실험예 1에 따라 용강에 투입하기 전 실시예 1에서 제조된 금속기지 복합재료를 나타낸 사진(상) 및 실험예 1에 따라 용강에 투입하고 건져낸 다음 실시예 1에서 제조된 금속기지 복합재료를 나타낸 사진(하)이다.
도 9는 실험예 1에 따라 용강에 투입하고 건져낸 다음 실시예 1에서 제조된 금속기지 복합재료 단면을 광학현미경을 통해 관찰한 사진이다.
도 10은 실험예 1에 따라 용강에 투입하고 건져낸 다음 실시예 1에서 제조된 금속기지 복합재료 단면을 주사전자현미경(SEM)을 통해 관찰한 사진이다.
본 발명자들은 고온 안정성을 가질 뿐만 아니라, 부식 및 열화 없이 경도가 개선된 것을 특징으로 하는, 스테인리스강을 기지로 한 금속기지 복합재료를 제조하는 방법을 연구하던 중, 상기 기지 내 3차원 네트워크 구조를 가지는 티타늄 질화물 보강재를 형성시킴으로써, 본 발명을 완성하였다.
이하, 본 발명을 상세히 설명한다.
금속기지 복합재료 및 이의 용도
본 발명은 스테인리스강 기지; 및 상기 기지 내 형성되고, 3차원 네트워크 구조를 가지는 티타늄 질화물 보강재를 포함하는 금속기지 복합재료를 제공한다.
먼저, 본 발명에 따른 금속기지 복합재료는 스테인리스강 기지(matrix)를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 스테인리스강 기지는 높은 연성과 부식 저항성을 가지는 것을 특징으로 하고, 오스테나이트계 스테인리스강 기지인 것이 바람직하나, 이에 한정되지 않는다. 다만, 상기 스테인리스강 기지는 높은 연성과 부식 저항성을 가짐에도 불구하고, 경도가 낮은 문제점이 있다.
구체적으로, 상기 스테인리스강 기지는 크롬(Cr) 14.0 내지 20.0 중량; 니켈(Ni) 10.0 내지 16.0 중량%; 몰리브덴(Mo) 1.0 내지 5.0 중량%; 실리콘(Si) 0.1 내지 3.0 중량%; 망간(Mn) 0.1 내지 3.0 중량%; 알루미늄(Al) 0.1 중량% 이하; 탄소(C) 0.1 중량% 이하; 인(P) 0.1 중량% 이하; 및 잔부는 철(Fe)을 포함할 수 있고, 보다 구체적으로, 316 스테인리스강, 316L 스테인리스강 또는 이의 이의 조합을 사용할 수 있다. 이때, 상기 스테인리스강 기지에 포함된 실리콘 및 알루미늄의 경우, 티타늄 질화물의 표면에서 알루미늄 질화물, 알루미늄 산화물, 실리콘 산화물 등을 형성하는 특성을 가진다.
또한, 상기 스테인리스강 기지의 녹는점은 1400℃ 내지 1450℃일 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 스테인리스강 기지로서, 316L 스테인리스강을 사용한 경우, 이의 녹는점은 약 1430℃이다.
다음으로, 본 발명에 따른 금속기지 복합재료는 상기 기지 내 형성되고, 3차원 네트워크 구조를 가지는 티타늄 질화물 보강재를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 티타늄 질화물 보강재는 상기 기지의 물성을 개선하기 위한 것으로, 상기 티타늄 질화물은 상기 스테인리스 강과 높은 습윤성(wettability)를 가짐으로써, 부식 및 열화 없이 경도를 개선할 수 있고, 상기 티타늄 질화물 보강재는 3차원 네트워크 구조를 가지는 것을 특징으로 한다.
본 명세서 내 "3차원 네트워크 구조"라 함은 서로 다른 티타늄 질화물 분말들 사이에 하나 이상의 접합점을 가짐으로써, 티타늄 질화물 분말들이 3차원적으로 서로 연결된 구조를 의미한다.
또한, 상기 티타늄 질화물 보강재의 녹는점은 2900℃ 내지 3000℃일 수 있다. 상기 티타늄 질화물 보강재는 높은 녹는점을 가지는바, 상기 기지 내 형성됨으로써, 상기 기지의 고온 안정성을 향상시킬 수 있다. 특히, 상기 티타늄 질화물 보강재는 3차원 네트워크 구조를 가짐으로써, 상기 기지의 고온 안정성을 더욱 향상시킬 수 있다.
즉, 상기 금속기지 복합재료는 상기 티타늄 질화물 보강재의 3차원 네트워크 구조로 인하여, 상기 기지의 녹는점 이상의 고온(약 1400℃ 내지 약 2000℃)에서도 형태를 유지할 수 있어, 고온 안정성을 가진다고 볼 수 있다.
본 발명에 따른 금속기지 복합재료의 녹는점은 상기 기지에 비해 향상된 것을 특징으로 하는바, 1400 ℃ 내지 2000 ℃일 수 있고, 1500 ℃ 내지 1700 ℃인 것이 바람직하나, 이에 한정되지 않는다.
상기한 바와 같이, 본 발명에 따른 금속기지 복합재료는 스테인리스강 기지; 및 상기 기지 내 형성되고, 3차원 네트워크 구조를 가지는 티타늄 질화물 보강재를 포함하는바, 상기 금속기지 복합재료는 상기 보강재의 3차원 네트워크 구조로 인하여, 상기 기지의 녹는점 이상의 고온에서도 형태를 유지할 수 있어 고온 안정성을 가진다. 또한, 상기 티타늄 질화물은 상기 스테인리스 강과 높은 습윤성(wettability)를 가짐으로써, 부식 및 열화 없이 경도를 개선할 수 있다.
또한, 본 발명은 상기 금속기지 복합재료를 포함하는 복층 슬라브 연속 주조용 격막을 제공한다.
구체적으로, 상기 금속기지 복합재료는 복층 슬라브 연속 주조기술에서 두 강종의 용강을 분리시키기 위한 격막으로 사용될 수 있다.
종래 연속 주조기술은 고유의 응고 특성에 의해 심각한 표면 결함을 일으키고, 열위한 도금 특성을 가지는 강종의 개선이 요구되는바, 복층 슬라브 연속 주조기술이 요구된다. 복층 슬라브 연속 주조기술은 연속 주조시 더 나은 표면 품질, 도금 특성을 가지는 강종을 개선이 필요한 강종의 주편 표면에 형성시킴으로써, 강종의 품질을 획기적으로 향상시키고자 하는 기술이다. 이를 위해서는 두 강종의 용강을 분리시키기 위한 격막이 필요하다. 이러한 격막은 단순히 용강의 높은 온도에 버티기 위한 내열 특성 뿐만 아니라, 몰드 플럭스 및 용강과 반응하지 않아야 하며, 용강의 유동에도 견딜 수 있어야 한다.
또한, 본 발명은 (a) 스테인리스강 분말 및 티타늄 질화물 분말을 혼합하는 단계; (b) 상기 혼합물을 진공 상태에서 열처리하는 단계; 및 (c) 상기 열처리된 혼합물을 압연하는 단계를 포함하는 상기 금속기지 복합재료의 제조방법을 제공한다.
먼저, 본 발명에 따른 금속기지 복합재료의 제조방법은 스테인리스강 분말 및 티타늄 질화물 분말을 혼합하는 단계[(a) 단계]를 포함한다.
상기 스테인리스강 분말 및 티타늄 질화물 분말의 부피비는 3:1 내지 5:1일 수 있고, 3.5:1 내지 3.5:1인 것이 바람직하나, 이에 한정되지 않는다. 이때, 스테인리스강 분말의 함량이 너무 작아지게 되면, 기지로서 제대로 역할이 어려운 문제점이 있고, 티타늄 질화물 분말의 함량이 너무 작아지게 되면, 상기 기지 내 3차원 네트워크 구조를 가지는 티타늄 질화물 보강재를 형성할 수 없는바, 상기 기지의 물성을 개선하기 어려운 문제점이 있다.
상기 스테인리스강 분말의 평균 입도는 30 ㎛ 내지 50 ㎛이고, 티타늄 질화물 분말의 평균 입도는 1 ㎛ 내지 10 ㎛일 수 있다. 이때, 스테인리스강 분말 및 티타늄 질화물 분말의 평균 입도는 각각 상기 범위 내로 유지함으로써, 상기 기지 내에 3차원 네트워크 구조를 가지는 티타늄 질화물 보강재를 형성시킬 수 있다.
한편, 상기 스테인리스강 분말의 평균 입도가 50 ㎛를 초과하는 경우에는, 분리(separation)로 인하여 상기 기지 내 3차원 네트워크 구조를 가지는 티타늄 질화물 보강재를 형성할 수 없는바, 상기 기지의 물성을 개선하기 어려운 문제점이 있다.
상기 혼합 후에, 상기 혼합물은 한쪽 입구가 막힌 파이프 내로 투입될 수 있다. 이때, 상기 파이프는 상기 스테인리스강 기지와 동일한 성분을 가지는 것이 바람직하나, 이에 한정되지 않는다.
다음으로, 본 발명에 따른 금속기지 복합재료의 제조방법은 상기 혼합물을 진공 상태에서 열처리하는 단계[(b) 단계]를 포함한다.
상기 열처리는 550℃ 내지 650℃의 온도에서 10 분 내지 1시간 동안 1차 열처리; 및 750℃ 내지 850℃의 온도에서 30분 내지 2시간 동안 2차 열처리를 통해 수행될 수 있다.
상기 1차 열처리 후 및 상기 2차 열처리 전에, 상기 혼합물이 투입된 파이프의 막히지 않은 다른 입구를 마저 막아서 밀봉시킬 수 있다.
다음으로, 본 발명에 따른 금속기지 복합재료의 제조방법은 상기 열처리된 혼합물을 압연하는 단계[(c) 단계]를 포함한다.
상기 압연은 공지의 압연기를 통해 수행될 수 있고, 압연시 압하율은 70% 내지 90%을 유지하는 것이 바람직하나, 이에 한정되지 않는다.
이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 바람직한 실시예를 제시한다. 그러나 하기의 실시예는 본 발명을 보다 쉽게 이해하기 위하여 제공되는 것일 뿐, 하기 실시예에 의해 본 발명의 내용이 한정되는 것은 아니다.
[ 실시예 ]
실시예 1
하기 표 1과 같은 조성을 가지는 316L 스테인리스강 분말(316L)을 준비하였다. 이때, 316L 스테인리스강 분말의 평균 입도는 약 45 ㎛였다.
Cr Ni Mo Si Mn Al C P Fe
316L
(중량%)
15.67 12.5 2.3 0.588 0.573 0.075 0.013 ~0.0002 잔부
한편, 평균 입도가 약 5 ㎛인 티타늄 질화물 분말을 준비한 다음, 316L 스테인리스강 분말과 티타늄 질화물 분말(TiN)을 8:2의 부피비로 기계적인 혼합을 실시하였다.
이후, 혼합물을 한쪽 입구가 막힌 316L 스테인리스강(내경: 10 mm 및 외경: 12 mm) 파이프에 투입하고, 막히지 않은 다른 입구에 로터리 펌프를 연결하여 내부를 진공 상태로 만들었다. 이때, 혼합물이 빠져나가지 않도록 석면 및 철사를 넣어 고정시켰다. 그 다음, 진공 상태의 파이프를 관상노에 투입하여 600℃의 온도에서 30분 동안 1차 열처리를 수행하였다. 1차 열처리 이후, 막히지 않은 다른 입구도 마저 막아서 밀봉시킨 다음, 박스로에 투입하여 800℃의 온도에서 1시간 동안 2차 열처리를 수행하였다.
이후, 열처리된 혼합물이 포함된 파이프를 압연기를 통해 75%의 압하율로 압연시킴으로써, 금속기지 복합재료를 제조하였다(도 1 및 도 2 참고).
비교예 1
316L 스테인리스강 분말 대신, 0.2 중량%의 탄소 및 및 잔부는 철을 포함하는 탄소강 분말(0.2wt%C)을 사용하고, 316 스테인리스강(내경: 10 mm 및 외경: 12 mm) 파이프에 투입한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로 금속기지 복합재료를 제조하였다.
도 3은 티타늄 질화물 분말(TiN), 316L 스테인리스강 분말(316L) 및 0.2 중량%의 탄소를 포함하는 탄소강 분말(0.2wt%C)의 입도 분포를 나타낸 그래프로서, 티타늄 질화물 분말(TiN)의 평균 입도는 약 5 ㎛이고, 316L 스테인리스강 분말(316L)의 평균 입도는 약 45 ㎛이며, 0.2 중량%의 탄소를 포함하는 탄소강 분말(0.2wt%C)의 평균 입도는 약 60 ㎛인 것으로 확인된다.
도 4(a)는 실시예 1에서 제조된 금속기지 복합재료 단면을 광학현미경을 통해 관찰한 사진이고, 도 4(b)는 비교예 1에서 제조된 금속기지 복합재료 단면을 광학현미경을 통해 관찰한 사진이다. 이때, 흰색 부분은 316L 스테인리스강 분말이고, 노란색 부분은 티타늄 질화물 분말이다.
도 4(a)에 나타난 바와 같이, 평균 입도가 약 45 ㎛인 316L 스테인리스강 분말을 기지의 재료로 한 경우, 티타늄 질화물 분말은 기지 내에 형성되고, 서로 연결된 네트워크 구조를 가지는 것으로 확인된다. 한편, 도 4(b)에 나타난 바와 같이, 평균 입도가 약 60 ㎛인 0.2 중량%의 탄소를 포함하는 탄소강 분말을 기지의 재료로 한 경우, 티타늄 질화물 분말은 서로 결합되지 못한 채로, 기지 내에 잘 분산된 것으로 확인된다.
도 5는 실시예 1에서 제조된 금속기지 복합재료에서, 티타늄 질화물 보강재의 구조를 재구축한 3차원 이미지를 나타낸 사진이다. 이때, 3차원 이미지는 금속기지 복합재료의 단면을 반복적으로 연마하여, 그 때마다 단면을 촬영한 후, 그 이미지들을 재구축하여 구성한 것이다.
도 5에 나타난 바와 같이, 티타늄 질화물 분말은 기지 내에 형성되고, 서로 연결된 네트워크 구조를 가지는데, 이러한 네트워크 구조는 2차원적 뿐만 아니라 3차원적으로도 잘 연결된 것으로 확인된다.
실험예 1
실시예 1에서 제조된 금속기지 복합재료가 고온 용강 내에서 형태를 잘 유지하는지를 평가하기 위한 실험을 수행하였다(도 6). 실험 수행을 위해, 도 7에 나타낸 유도로를 사용하였고, 유도로는 아르곤 분위기로 유도된 상태에서, 알루미늄 도가니를 포함하는데, 알루미늄 도가니는 모재로서, 녹는점이 1500℃인 430 스테인리스 강을 1540℃에서 녹인 용강을 포함한다. 용강에 실시예 1에서 제조된 금속기지 복합재료를 투입하고 10 분 후에 건져내어 노냉시켰다.
도 8은 실험예 1에 따라 용강에 투입하기 전 실시예 1에서 제조된 금속기지 복합재료를 나타낸 사진(상) 및 실험예 1에 따라 용강에 투입하고 건져낸 다음 실시예 1에서 제조된 금속기지 복합재료를 나타낸 사진(하)이다.
도 8에 나타난 바와 같이, 실험예 1에 따라 용강에 투입하고 건져낸 다음 실시예 1에서 제조된 금속기지 복합재료는 용강에 투입하기 전과 비교하여, 외부 파이프 부분은 깔끔하게 녹았지만, 내부 금속기지 복합재료 부분은 형태가 잘 남아있는 것으로 확인된다.
도 9는 실험예 1에 따라 용강에 투입하고 건져낸 다음 실시예 1에서 제조된 금속기지 복합재료 단면을 광학현미경을 통해 관찰한 사진이다.
도 9에 나타난 바와 같이, 실험예 1에 따라 용강에 투입하고 건져낸 다음 실시예 1에서 제조된 금속기지 복합재료는 용강에 투입되지 않은 부분(붉은색 선 위)과 비교해도, 형태가 잘 남아있는 것으로 확인된다.
도 10은 실험예 1에 따라 용강에 투입하고 건져낸 다음 실시예 1에서 제조된 금속기지 복합재료 단면을 주사전자현미경(SEM)을 통해 관찰한 사진이다. 이때, 흰색 부분은 316L 스테인리스강 분말이고, 노란색 부분은 티타늄 질화물 분말이다.
도 10에 나타난 바와 같이, 티타늄 질화물 분말은 고온의 용강에 의해 소결되어 서로 연결된 네트워크 구조를 가지는 것으로 확인된다.
전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.

Claims (10)

  1. 스테인리스강 기지; 및 상기 기지 내 형성되고, 3차원 네트워크 구조를 가지는 티타늄 질화물 보강재를 포함하는 금속기지 복합재료의 제조방법에 있어서,
    (a) 스테인리스강 분말 및 티타늄 질화물 분말을 혼합하는 단계;
    (b) 상기 혼합물을 진공 상태에서 열처리하는 단계; 및
    (c) 상기 열처리된 혼합물을 압연하는 단계를 포함하고,
    상기 (b) 단계에서 열처리는 550℃ 내지 650℃의 온도에서 10 분 내지 1 시간 동안 1차 열처리; 및 750℃ 내지 850℃의 온도에서 30분 내지 2시간 동안 2차 열처리를 통해 수행되는 것을 특징으로 하는, 금속기지 복합재료의 제조방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 (a) 단계에서 스테인리스강 분말 및 티타늄 질화물 분말의 부피비는 3:1 내지 5:1인, 금속기지 복합재료의 제조방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 (a) 단계에서 스테인리스강 분말의 평균 입도는 30 ㎛ 내지 50 ㎛이고, 티타늄 질화물 분말의 평균 입도는 1 ㎛ 내지 10 ㎛인, 금속기지 복합재료의 제조방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 (c) 단계에서 압연시 압하율은 70% 내지 90%인, 금속기지 복합재료의 제조방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 기지는 오스테나이트계 스테인리스강 기지인, 금속기지 복합재료의 제조방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 기지는 크롬(Cr) 14.0 내지 20.0 중량; 니켈(Ni) 10.0 내지 16.0 중량%; 몰리브덴(Mo) 1.0 내지 5.0 중량%; 실리콘(Si) 0.1 내지 3.0 중량%; 망간(Mn) 0.1 내지 3.0 중량%; 알루미늄(Al) 0.1 중량% 이하; 탄소(C) 0.1 중량% 이하; 인(P) 0.1 중량% 이하; 및 잔부는 철(Fe)을 포함하는, 금속기지 복합재료의 제조방법.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 금속기지 복합재료의 녹는점은 1400 ℃ 내지 2000 ℃인, 금속기지 복합재료의 제조방법.
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 삭제
KR1020190012685A 2019-01-31 2019-01-31 금속기지 복합재료 및 이의 제조방법 KR102155438B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020190012685A KR102155438B1 (ko) 2019-01-31 2019-01-31 금속기지 복합재료 및 이의 제조방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020190012685A KR102155438B1 (ko) 2019-01-31 2019-01-31 금속기지 복합재료 및 이의 제조방법

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20200095070A KR20200095070A (ko) 2020-08-10
KR102155438B1 true KR102155438B1 (ko) 2020-09-11

Family

ID=72049206

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020190012685A KR102155438B1 (ko) 2019-01-31 2019-01-31 금속기지 복합재료 및 이의 제조방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102155438B1 (ko)

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2018184627A (ja) 2017-04-25 2018-11-22 三菱重工航空エンジン株式会社 金属部材及びその製造方法

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS58120760A (ja) * 1982-01-14 1983-07-18 Inoue Japax Res Inc 不銹性耐摩耗金属の製造法
JP2585900B2 (ja) * 1991-08-28 1997-02-26 株式会社日立製作所 耐熱性強化部材の製造方法
JP3358775B2 (ja) * 1994-08-09 2002-12-24 株式会社豊田中央研究所 複合材料およびその製造方法
KR20110134208A (ko) * 2010-06-08 2011-12-14 금오공과대학교 산학협력단 질화티타늄-스테인리스 금속 복합체 및 이의 제조방법

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2018184627A (ja) 2017-04-25 2018-11-22 三菱重工航空エンジン株式会社 金属部材及びその製造方法

Also Published As

Publication number Publication date
KR20200095070A (ko) 2020-08-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP0798280A2 (en) Ceramic matrix composite and method of manufacturing the same
EP4083244A1 (en) Heat-resistant powdered aluminium material
KR101736108B1 (ko) 써멧의 주조식 제조방법 및 그에 의해 제조된 써멧
CN110629218A (zh) 一种高熵合金细晶粒原位增材制造方法
JP2017039997A (ja) アルミニウム合金−セラミックス複合材およびアルミニウム合金−セラミックス複合材の製造方法
KR102155438B1 (ko) 금속기지 복합재료 및 이의 제조방법
EP1132490B1 (en) Piston with a metal matrix composite
US20180195152A1 (en) Cast material and method of manufacturing cast material
JP6807013B2 (ja) アルミニウム合金−セラミックス複合材の製造方法
US11035029B2 (en) Material for forming metal matrix composite and metal matrix composite bulk
JPH08176695A (ja) 窒化チタン焼結体の製造方法
US20200199722A1 (en) Metal matrix composite material and metal matrix composite bulk
JPS62224602A (ja) アルミニウム合金焼結鍛造品の製造方法
JPH0578708A (ja) アルミニウム基粒子複合合金の製造方法
JP2688729B2 (ja) 耐アルミニウム溶損材料
JPS62287041A (ja) 高合金鋼焼結材料の製造方法
JPH07310131A (ja) Mg基複合材料の製造方法
KR102444652B1 (ko) 고체적율 알루미늄 복합재 및 그 제조방법
JPH09104943A (ja) 焼結硬質合金
KR102077522B1 (ko) 합금분말 조성물 및 이를 이용한 소결체 제조방법
JP2001059147A (ja) 耐磨耗性焼結外層を有する鋼製複合部材
JP2797048B2 (ja) 耐溶湯溶損材料
JP4579574B2 (ja) 嵌合体の製造方法
CN116287911A (zh) 双尺度陶瓷颗粒增强铝基复合材料及其制备方法
JP4053110B2 (ja) 金属−セラミックス複合材料

Legal Events

Date Code Title Description
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant