KR20150112632A - Zirconium Alloy with Improved Hardness and Elasticity and Method for Producing the Same - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 경도와 탄성이 향상된 지르코늄 합금 및 그의 제조방법에 관한 것이고, 구체적으로 우수한 경도 및 탄성을 가지면서 이와 동시에 가공성이 향상되어 정밀사출이 가능하도록 하는 지르코늄 합금 및 그의 제조방법에 관한 것이다. The present invention relates to a zirconium alloy having improved hardness and elasticity, and a method for producing the zirconium alloy, and more particularly, to a zirconium alloy having excellent hardness and elasticity and at the same time improving machinability and enabling precise injection.
지각에 풍부하게 존재하는 지르코늄(Zirconium)은 원자로의 구조물 재료로 주로 사용되고 지르코늄 합금은 우수한 내열성 및 내식성을 가지므로 각종 산업 소재로 널리 사용되고 예를 들어 고강도 정밀 세라믹 제품으로 사용된다. 지르코늄은 전성과 연성이 상대적으로 큰 금속에 해당되지만 산소, 질소 또는 탄소와 같은 불순물이 포함되면 그 양에 관계없이 단단해지면서 쉽게 부서지게 된다는 단점을 가진다. 지르코늄의 이와 같은 단점을 제거하기 위한 다양한 지르코늄 합금 관련 기술이 공지되어 있다. Zirconium, which is abundant in crust, is mainly used as a reactor structural material. Zirconium alloy has excellent heat resistance and corrosion resistance and is widely used in various industrial materials, for example, as a high-strength precision ceramic product. Although zirconium is a relatively large metal with high ductility and ductility, zirconium has the disadvantage that if it contains impurities such as oxygen, nitrogen, or carbon, it becomes hard and easily broken regardless of its amount. A variety of zirconium alloy related techniques are known to eliminate these disadvantages of zirconium.
지르코늄 합금과 관련된 선행기술로 특허공개번호 제2006-00098035호 ‘지르코늄기 다원소 비정질 합금조성물’이 있다. 상기 선행기술은 급속 응고법, 금형 주조법, 고압 주조법 또는 아토마이징법에 의하여 제조될 수 있고 지르코늄, 알루미늄, 니켈 및 구리를 포함하고, 추가로 티타늄, 니오븀, 탄탈륨, 철, 몰리브덴, 코발트, 팔라듐, 백금, 이트륨, 스칸듐 및 주석으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 적어도 하나를 포함하는 지르코늄 합금에 대하여 개시한다. As a prior art related to zirconium alloys, Patent Publication No. 2006-00098035 " Zirconium Group Elemental Amorphous Alloy Composition " The prior art can be prepared by rapid solidification, mold casting, high pressure casting or atomization and includes zirconium, aluminum, nickel and copper and further contains titanium, niobium, tantalum, iron, molybdenum, cobalt, , Yttrium, scandium, and tin.
지르코늄 합금과 관련된 다른 선행기술로 특허공개번호 제2007-0108705호 ‘지르코늄/티타늄계 이상 분리 비정질 합금이 있다. 상기 선행기술은 지르코늄 및 티타늄 중 적어도 하나 이트륨 및 란탄 중 적어도 하나 및 베릴륨, 철, 코발트, 니켈, 구리, 은 및 니오븀으로부터 선택된 군으로부터 선택된 적어도 두 종류를 포함하는 이상분리 비정질 합금에 대하여 개시한다. Another prior art related to zirconium alloys is Patent Disclosure No. 2007-0108705, entitled Zirconium / Titanium-based amorphous amorphous alloys. The prior art discloses an anisotropic amorphous alloy comprising at least two of zirconium and titanium and at least two of yttrium and lanthanum and at least two selected from the group consisting of beryllium, iron, cobalt, nickel, copper, silver and niobium.
지르코늄 합금과 관련된 다른 선행기술로 특허공개번호 제2013-0068861호 ‘3차원적 그물 구조를 갖는 구리-지르코늄 2원계 합금 및 그 제조방법’이 있다. 상기 선행기술은 구리 및 지르코늄으로 구성된 구리 합금으로 3차원적 그물 구조를 갖는 구리-지르코늄 이원계 합금에 대하여 개시한다. Another prior art related to zirconium alloys is Patent Publication No. 2013-0068861 " Copper-zirconium binary alloys having a three-dimensional net structure and a method for producing the same. &Quot; The prior art discloses a copper-zirconium binary alloy having a three-dimensional net structure made of copper and zirconium.
상기 선행기술에서 제시된 합금은 고강도, 소성 변형 능력, 나노복합재의 새로운 가공 방법 또는 높은 신율과 같은 특성을 가지는 것으로 개시되어 있다. 산업 일반 소재로 사용되기 위하여 추가로 적용 분야에 따라 경도, 탄성 또는 가공성이 우수한 합금이 요구된다. The alloys disclosed in the prior art are disclosed to have properties such as high strength, plastic deformation capability, new processing methods of nanocomposites or high elongation. In order to be used as an industrial general material, an alloy having excellent hardness, elasticity or workability is required depending on the application field.
본 발명은 선행기술이 가진 문제점을 해결하기 위한 것으로 아래와 같은 목적을 가진다. The present invention has been made to solve the problems of the prior art and has the following purpose.
본 발명의 목적은 경도와 탄성이 우수하면서 이와 동시에 가공성이 뛰어난 다양한 분야의 산업 소재용 지르코늄 합금을 제공하는 것이다. It is an object of the present invention to provide a zirconium alloy for industrial materials in various fields that is excellent in hardness and elasticity and at the same time has excellent processability.
본 발명의 적절한 실시 형태에 따르면, 지르코늄 합금은 합금 전체 중량에 대하여 3~8 wt%의 티타늄; 11~18 wt%의 구리; 0.5~3 wt%의 베릴륨; 7~16 wt%의 니켈; 56~67 wt%의 지르코늄; 및 2.1~5 wt%의 알루미늄을 포함한다.According to a preferred embodiment of the present invention, the zirconium alloy comprises 3 to 8 wt% titanium relative to the total weight of the alloy; 11 to 18 wt% of copper; 0.5 to 3 wt% beryllium; 7 to 16 wt% of nickel; 56 to 67 wt% zirconium; And 2.1 to 5 wt% aluminum.
본 발명의 다른 적절한 실시 형태에 따르면, 지르코늄 합금은 50.3 내지 65.0 로크웰 경도 (HRC), 90.2 내지 98.3(Gpa)의 탄성 계수, 1.58 내지 1.78(Gpa)의 인장 강도 그리고 19 내지 31의 비-강도를 가진다.According to another preferred embodiment of the present invention, the zirconium alloy has a Young's modulus of 50.3 to 65.0 Rockwell hardness (HRC), an elastic modulus of 90.2 to 98.3 (Gpa), a tensile strength of 1.58 to 1.78 (Gpa) I have.
본 발명의 다른 적절한 실시 형태에 따르면, 지르코늄 합금의 제조방법은 800 내지 1000 ℃의 온도에서 구리, 니켈, 일부의 지르코늄 및 베릴륨을 용해시켜 용융물을 형성하는 단계; According to another preferred embodiment of the present invention, a method for producing a zirconium alloy comprises dissolving copper, nickel, a part of zirconium and beryllium at a temperature of 800 to 1000 占 폚 to form a melt;
상기 용융물에 잔량의 지르코늄을 장입시켜 녹이는 단계; 및 상기 잔량의 지르코늄이 완전히 융해된 이후 티타늄 및 알루미늄을 장입시키는 단계를 포함한다.Charging a remaining amount of zirconium into the melt to melt the molten zirconium; And charging titanium and aluminum after the remaining zirconium is completely melted.
본 발명에 따른 지르코늄 합금은 경도 및 탄성이 우수하여 자동차 산업, 항공, 방위 산업 소재, 조선, 선박 산업, 의료, 스포츠 및 전자 부품 산업 소재와 같은 다양한 분야의 산업 소재로 적용될 수 있다는 이점을 가진다. 본 발명에 따른 지르코늄 합금은 또한 경량이면서 높은 강도가 요구되는 소재, 내식성이 요구되는 소재 및 생산 비용의 저감이 요구되는 산업용 소재로 사용될 수 있다는 이점을 가진다. 또한 본 발명에 따른 지르코늄 합금은 함량의 조절에 따른 물리적 특성의 조절에 따라 소재 적합성을 가지도록 한다는 장점을 가진다. 추가로 본 발명에 따른 합금은 플라스틱과 같은 사출 정밀성을 가지고 이로 인하여 가공성이 우수한 다양한 형상의 제품의 대량 생산에 적합하다는 장점을 가진다.The zirconium alloy according to the present invention is excellent in hardness and elasticity and can be applied as an industrial material in various fields such as automobile industry, aviation, defense industry, shipbuilding, ship industry, medical, sports and electronic parts industry. The zirconium alloy according to the present invention is also advantageous in that it can be used as a material requiring light weight and high strength, a material requiring corrosion resistance, and an industrial material requiring a reduction in production cost. Further, the zirconium alloy according to the present invention has an advantage that it has material compatibility according to the control of the physical properties according to the control of the content. In addition, the alloy according to the present invention has the advantage of being suitable for mass production of various shapes of products having excellent injection-precision such as plastic and excellent workability.
도 1은 본 발명에 따른 지르코늄 합금의 제조 방법의 실시 예를 도시한 것이다.Fig. 1 shows an embodiment of a method for producing a zirconium alloy according to the present invention.
아래에서 본 발명은 첨부된 도면에 제시된 실시 예를 참조하여 상세하게 설명이 되지만 실시 예는 본 발명의 명확한 이해를 위한 것으로 본 발명은 이에 제한되지 않는다. 아래의 설명에서 서로 다른 도면에서 동일한 도면 부호를 가지는 구성요소는 유사한 기능을 가지므로 발명의 이해를 위하여 필요하지 않는다면 반복하여 설명이 되지 않으며 공지의 구성요소는 간략하게 설명이 되거나 생략이 되지만 본 발명의 실시 예에서 제외되는 것으로 이해되지 않아야 한다. DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the embodiments shown in the accompanying drawings, but the present invention is not limited thereto. In the following description, components having the same reference numerals in different drawings have similar functions, so that they will not be described repeatedly unless necessary for an understanding of the invention, and the known components will be briefly described or omitted. However, It should not be understood as being excluded from the embodiment of Fig.
본 발명에 따른 지르코늄 합금은 합금 전체 중량에 대하여 3~8 wt%의 티타늄; 11~18 wt%의 구리; 0.5~3 wt%의 베릴륨; 7~16 wt%의 니켈; 56~67 wt%의 지르코늄; 및 2.1~5 wt%의 알루미늄을 포함할 수 있다. The zirconium alloy according to the present invention may include titanium in an amount of 3 to 8 wt% based on the total weight of the alloy; 11 to 18 wt% of copper; 0.5 to 3 wt% beryllium; 7 to 16 wt% of nickel; 56 to 67 wt% zirconium; And 2.1 to 5 wt% aluminum.
지르코늄(Zr)은 원자번호 40번에 해당하는 원소로 은회색 전이금속이며 무정형 상태에서 흑색 분말이 된다. 본 발명에 따르면, 지르코늄은 제조과정에서 비정질 합금(amorphous alloy) 유사 형상 또는 벌크(bulk) 비정질 합금 유사 형상으로 만들어질 수 있다. 티타늄은 원자번호 22에 해당하는 경도가 높고 비-강도(Specific Hardness)는 철의 약 두 배가 되는 금속이다. Zirconium (Zr) is an element corresponding to atomic number 40 and is a silver-gray transition metal. It becomes a black powder in an amorphous state. In accordance with the present invention, zirconium can be made into an amorphous alloy-like shape or a bulk amorphous alloy-like shape in the manufacturing process. Titanium is a metal with high hardness corresponding to atomic number 22 and specific hardness about twice that of iron.
본 발명에 따른 합금에서 지르코늄은 탄성 및 강도를 향상시키는 기능을 할 수 있다. 지르코늄은 다른 금속과 융합되면서 탄성, 강도, 경도, 열전도율 또는 직진 특성을 향상시킬 수 있고 알루미늄과 같은 금속의 산화를 방지하는 기능을 할 수 있다. 그리고 지르코늄과 알루미늄이 융합되면서 알루미늄의 낮은 용융 온도로 인하여 얇은 두께로 압착 및 융용이 가능하도록 한다. 그리고 지르코늄과 티타늄이 융합되면서 티타늄의 특성으로 인하여 강도가 향상되도록 한다. 다른 한편으로 알루미늄은 전체적으로 합금의 중량이 감소되면서 탄성이 높아지도록 하면서 제조비용이 감소되도록 한다는 이점을 가진다. In the alloy according to the present invention, zirconium can function to improve elasticity and strength. Zirconium can be fused with other metals to improve elasticity, strength, hardness, thermal conductivity, or straightness, and to prevent oxidation of metals such as aluminum. And zirconium and aluminum are fused to make it possible to press and melt with a thin thickness due to the low melting temperature of aluminum. In addition, zirconium and titanium are fused to improve the strength due to the characteristics of titanium. Aluminum, on the other hand, has the advantage that the overall cost of the manufacturing is reduced while the weight of the alloy is reduced so that the elasticity is increased.
아래에서 본 발명의 따른 합금의 제조방법에 대하여 설명된다. Hereinafter, a method for producing an alloy according to the present invention will be described.
도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 합금은 일부의 지르코늄을 포함하는 1차 용융물 형성 단계(S11); 잔량의 지르코늄을 투입하는 단계(S12); 및 지르코늄 포함 용융물에 티타늄 및 알루미늄을 용융시켜 합금 용융물을 형성하는 단계(S13)를 포함할 수 있다. 필요에 따라 마지막 단계에서 산소와 질소의 함량이 중량 비율로 산소: 질소 = 100: 1 내지 10이 되도록 분위기가 제어될 수 있다. 1, an alloy according to the present invention comprises a primary melt forming step S11 comprising a part of zirconium; A step of injecting the remaining amount of zirconium (S12); And melting the titanium and aluminum to the zirconium-containing melt to form an alloy melt (S13). If necessary, the atmosphere can be controlled so that the content of oxygen and nitrogen in the final stage is oxygen: nitrogen = 100: 1 to 10 by weight.
합금 형성을 위한 용광로는 진공으로 만들어질 수 있고 소량의 불활성 기체를 포함할 수 있다. 진공은 10-1 Torr 이하의 압력이 유지되는 상태를 의미하며 진공 압력을 유지하면서 소재에 함유된 기체의 배출을 위하여 헬륨, 아르곤 또는 네온과 같은 불활성 기체가 10-1 Torr의 압력이 되도록 투입될 수 있다. 그리고 합금 제조를 위한 각각의 소재가 투입될 수 있다. The furnace for alloy formation can be made in vacuum and can contain a small amount of inert gas. Vacuum refers to a state in which a pressure of 10 -1 Torr or less is maintained. An inert gas such as helium, argon or neon is injected at a pressure of 10 -1 Torr to discharge the gas contained in the material while maintaining a vacuum pressure . And each material for alloy manufacturing can be put in.
1차 용융물을 형성하기 위하여 합금 전체 중량에 대하여 11~18 wt%의 구리; 7~16 wt%의 니켈; 0.5~3 wt%의 베릴륨 및 0.5 내지 10 wt%의 지르코늄이 용광로에 투입될 수 있다. 용광로의 온도는 예를 들어 800 내지 1000 로 조절될 수 있고 각각의 성분은 제시된 순서대로 투입이 될 수 있지만 바람직하게 동시에 투입될 수 있다. 11 to 18 wt% of copper relative to the total weight of the alloy to form the primary melt; 7 to 16 wt% of nickel; 0.5 to 3 wt% of beryllium and 0.5 to 10 wt% of zirconium can be put into the furnace. The temperature of the furnace can be adjusted, for example, from 800 to 1000, and each component can be charged in the order suggested, but can be preferably simultaneously introduced.
제시된 성분이 투입된 이후 지르코늄을 제외한 나머지 성분이 완전히 융해되면 지르코늄의 나머지 성분이 투입될 수 있다(S12). 지르코늄의 나머지 성분은 합금 전체 중량에 대하여 56~67 wt%가 되는 양에 대하여 1차 용융물의 제조 과정에서 투입된 양을 제외한 양이 될 수 있다. 필요에 따라 지르코늄의 나머지 양이 투입되는 과정에서 산소와 질소의 양이 적절하게 조절될 수 있다. 산소와 질소의 양이 예를 들어 중량 비율로 산소: 질소 = 100: 1 내지 10이 되도록 분위기가 제어될 수 있다. 구체적으로 산소와 질소의 양이 산소 2500~3000 ppm 그리고 질소가 200~500 ppm의 양으로 용광로 내에 포함되도록 용광로 내의 산소와 질소의 양이 각각 조절될 수 있다.If the remaining components other than zirconium are completely melted after the proposed component is introduced, the remaining components of zirconium may be added (S12). The rest of the zirconium component may be present in an amount that is 56 to 67 wt% based on the total weight of the alloy, exclusive of the amount added during the manufacturing of the primary melt. If necessary, the amount of oxygen and nitrogen can be appropriately controlled during the introduction of the remaining amount of zirconium. The atmosphere can be controlled so that the amounts of oxygen and nitrogen are, for example, in a weight ratio of oxygen: nitrogen = 100: 1 to 10. Specifically, the amount of oxygen and nitrogen in the furnace can be adjusted so that the amount of oxygen and nitrogen is contained in the furnace in an amount of 2500 to 3000 ppm of oxygen and 200 to 500 ppm of nitrogen, respectively.
지르코늄의 나머지 양이 투입되어 용융이 되면 3 내지 8 wt% 티타늄 및 2.1 내지 5 wt% 알루미늄이 투입되어 용융이 될 수 있다(S13). 티타늄 및 알루미늄이 투입되어 혼합이 되고 이후 용융이 되면 합금이 형성될 수 있다. When the remaining amount of zirconium is added and melted, 3 to 8 wt% of titanium and 2.1 to 5 wt% of aluminum may be added and melted (S13). Titanium and aluminum are added and mixed and then melted to form an alloy.
아래에서 본 발명에 따른 지르코늄 합금의 실시 예에 대하여 설명된다.
An embodiment of the zirconium alloy according to the present invention will be described below.
실시 예 Example
단계1: 구리 12 kg, 니켈 8 kg, 베릴륨 2 kg 및 지르코늄 1 kg을 시험용 용광로에 투입하고 900 의 온도로 유지하면서 용융시켜 1차 용융물을 제조하였다. Step 1: 12 kg of copper, 8 kg of nickel, 2 kg of beryllium and 1 kg of zirconium were charged into a test furnace and melted while maintaining the temperature at 900 to prepare a primary melt.
단계2: 1차 용융물에 60 kg의 지르코늄을 투입하여 용융시켜 2차 용융물의 형성하였다. Step 2: 60 kg of zirconium was added to the primary melt and melted to form a secondary melt.
단계3: 2차 용융물에 4 kg의 티타늄 및 3 wt%의 알루미늄이 투입되어 최종적으로 합금 용용물이 형성되고 냉각이 되어 판재 형상으로 만들어졌다.
Step 3: 4 kg of titanium and 3 wt% of aluminum were added to the secondary melt, and finally the alloy solution was formed and cooled to a plate shape.
단계1에서 지르코늄의 양을 10 kg으로 하는 것을 제외하고 실시 예1과 동일한 방법으로 합금 용융물을 제조하고 그리고 최종적으로 판재 형상으로 만들어졌다.
An alloy melt was prepared in the same manner as in Example 1 except that the amount of zirconium was changed to 10 kg in Step 1, and finally, it was made into a plate shape.
단계2에서 지르코늄의 양을 67 kg으로 하는 것을 제외하고 실시 예1과 동일한 방법으로 합금 용융물을 제조하여 판재 형상으로 만들었다.
An alloy melt was produced in the same manner as in Example 1 except that the amount of zirconium was changed to 67 kg in Step 2, and the alloy melt was made into a plate shape.
단계3에서 알루미늄의 양을 2.1 kg으로 하는 것을 제외하고 실시 예1과 동일한 방법으로 합금 용융물을 제조하여 판재 형상으로 만들었다.
An alloy melt was prepared in the same manner as in Example 1 except that the amount of aluminum was changed to 2.1 kg in step 3 to obtain a plate shape.
단계1에서 구리의 양을 18 kg으로 하는 것을 제외하고 실시 예1과 동일한 방법으로 합금 용융물을 제조하여 판재 형상으로 만들었다.
An alloy melt was prepared in the same manner as in Example 1 except that the amount of copper was changed to 18 kg in Step 1, and the alloy melt was made into a plate shape.
단계3에서 티타늄의 양을 8 kg으로 하는 것을 제외하고 실시 예1과 동일한 방법으로 합금 용융물을 제조하여 판재 형상으로 만들었다.
An alloy melt was produced in the same manner as in Example 1 except that the amount of titanium was changed to 8 kg in Step 3, and the alloy melt was made into a plate shape.
단계2에서 산소 및 질소가 각각 2000 ppm 및 300 ppm으로 포함되도록 조절하는 것을 제외하고 실시 예1과 동일한 방법으로 합금 용융물을 제조하여 판재 형상으로 만들었다.
The alloy melt was prepared in the same manner as in Example 1 except that the oxygen and nitrogen were adjusted to include 2000 ppm and 300 ppm, respectively, in Step 2, and the alloy melt was made into a plate shape.
특성 시험Characteristic test
실시 예1 내지 실시 예7로부터 제조된 판재 형상의 지르코늄 합금에 대하여 경도 시험(hardness test), 탄성 시험(Elasticity Test) 및 인장 시험(Tensile Test)이 실시되고 그리고 비강도(Specific Strength)가 측정되었다. 경도는 HRC KS B 5530에 따른 로크웰 경도(Rockwell Hardness) 측정 방법에 따라, 압축 시험은 KS B 5533에 따라 및 인장 시험은 KS B 0802에 따라 실시되었다.
The hardness test, the elasticity test and the tensile test were performed on the plate-shaped zirconium alloy prepared from Examples 1 to 7 and the specific strength was measured . The hardness was measured according to the Rockwell Hardness measurement method according to HRC KS B 5530, the compression test according to KS B 5533 and the tensile test according to KS B 0802.
비교를 위하여 지르코늄 합금 및 티타늄 합금을 제조하였다. 지르코늄 합금은 지르코늄, 알루미늄, 니켈 및 구리를 혼합하여 제조된 Z-alloy1과 지르코늄, 티타늄, 알루미늄, 니켈 및 베릴륨을 혼합하여 제조된 Z-alloy2로 이루어진다. 그리고 티타늄 합금은 티타늄, 알루미늄 및 바나듐의 성분비를 서로 달리하여 제조된 T-alloy1 및 T-alloy2로 이루어진다.
Zirconium alloys and titanium alloys were prepared for comparison. The zirconium alloy is composed of Z-alloy 1 prepared by mixing zirconium, aluminum, nickel and copper and Z-alloy 2 produced by mixing zirconium, titanium, aluminum, nickel and beryllium. The titanium alloy is composed of T-alloy 1 and T-alloy 2, which are produced by different ratios of titanium, aluminum and vanadium.
특성 시험의 결과는 아래와 같다.The results of the characteristics test are as follows.
본 발명에 따른 합금은 비중이 5.2 내지 6.6 g/을 가지는 것으로 나타났고 그리고 항복 계수(Tensile Yield Strength: Gpa)가 1.50 내지 1.74, 쇼어 계수(shore Modulus: Gpa)가 30.00 내지 34.30, 압축 강도(Compressive Yield Strength:Gpa)가 1.50 내지 1.78, 포아송 비(Poisson Ratio)가 0.30 내지 0.36, 열팽창 계수(Critical Thermal Expansion:ppm/)가 9.00 내지 10.20, 전기 저항(Electrical Resistivity: -cm)이 160 내지 210, 열전도율(Thermal Conduction: W/m-k)이 3.10 내지 3.60 그리고 열용량(Heat Capacity: J/mol-K)이 20 내지 30인 것으로 나타났다. 다른 한편으로 경도는 티타늄 및 지르코늄의 양을 조절하는 것에 따라 로크웰 경도 50.8 내지 65.0 HRC가 되는 것으로 나타났다.The alloy according to the present invention has a specific gravity of 5.2 to 6.6 g / and has a Tensile Yield Strength (Gpa) of 1.50 to 1.74, a Shore Modulus (Gpa) of 30.00 to 34.30, a Compressive A Poisson Ratio of 0.30 to 0.36, a Critical Thermal Expansion (ppm /) of 9.00 to 10.20, an Electrical Resistivity (-cm) of 160 to 210, and a Yield Strength (Gpa) of 1.50 to 1.78. It was found that the thermal conductivity (W / mk) was 3.10 to 3.60 and the heat capacity (J / mol-K) was 20 to 30. On the other hand, the hardness was found to be 50.8 to 65.0 HRC in Rockwell hardness by controlling the amount of titanium and zirconium.
일반적인 금속 소재 또는 합금 소재에 비하여 위에 제시된 것과 같은 물성은 다양한 산업 소재에 적용에 유리하다. 추가로 본 발명에 예를 들어 합성수지와 같은 사출 가공성을 가진다.Compared to conventional metal or alloy materials, the above properties are advantageous for application to various industrial materials. Further, the present invention has an injection processability such as a synthetic resin for example.
본 발명에 따른 합금 소재의 사출 가공성 시험을 위하여 온도 및 압력 변화에 따른 점도 변화, 압력 변화에 따른 수축률 및 온도 변화에 따른 수축률이 측정되었다. 또한 관의 직경에 따라 가해지는 압력에 따른 유동성 변화가 측정되었다. 점도 변화의 측정을 위한 전단력의 변화를 기준으로 측정되었고 그리고 유동성 변화는 길이 10 cm가 되면서 직경을 0.1 mm 내지 10 cm로 변화시키면서 유동 속도의 변화가 측정되었다. 그리고 온도를 800 에서 1000 로 변화시키면서 점도가 측정되었고 수축률은 부피 변화량으로 측정되었다. 그리고 측정 온도 범위는 50 내지 1000 가 되었고 그리고 압력 변화는 직경 10 cm의 관에 가해지는 압력을 760 Torr 내지 1620 Torr의 범위로 변화시키면서 측정되었다.For the injection processability test of the alloy material according to the present invention, the viscosity change according to the temperature and pressure change, the shrinkage rate according to the pressure change and the shrinkage rate according to the temperature change were measured. Also, the change of fluidity with the applied pressure according to the diameter of the tube was measured. The change in flow rate was measured while varying the diameter from 0.1 to 10 cm with the fluidity change being 10 cm in length, based on the change in shear force for measuring the viscosity change. The viscosity was measured while changing the temperature from 800 to 1000 and the shrinkage was measured as the volume change. And the measurement temperature range was from 50 to 1000 and the pressure change was measured while varying the pressure applied to the tube having a diameter of 10 cm in the range of 760 Torr to 1620 Torr.
합금 소재는 800 내지 1000 의 온도에서 10 내지 1,000 Pas의 점도를 가지는 것으로 나타났다. 각각의 측정 결과는 아래 표와 같다.The alloy material has a viscosity of 10 to 1,000 Pas at a temperature of 800-1000. The results of each measurement are shown in the table below.
온도는 10 단위로 그리고 압력은 10 Torr 단위로 변화시키면서 측정이 되었다. The temperature was measured at 10 units and the pressure at 10 Torr.
각각의 값은 상대적인 편차를 %로 나타낸 것이고 예를 들어 점도 5~10은 가장 낮은 온도에 해당되는 800 와 가장 높은 온도에 해당되는 1000 에서 최소 점도 변화량이 5 %가 되고 최대 점도 변화량이 10 %가 되는 것을 나타낸다.For example, a viscosity of 5 to 10 corresponds to the lowest temperature of 800 and a maximum viscosity of 1000 to 1000, which corresponds to the highest temperature, and the maximum viscosity change is 10%. .
괄호로 표시된 대비되는 값은 Fe-Si-B-Ni-Zr-Cr로 이루어진 비정질 금속의 값을 나타낸 것이다. The contrast values indicated in parentheses represent the values of amorphous metal consisting of Fe-Si-B-Ni-Zr-Cr.
제시된 표로부터 알 수 있는 것처럼, 본 발명에 따른 본 발명에 따른 합금은 온도 및 압력 변화에 따른 사출 특성의 변화 폭이 작으면서 변화 폭이 작다는 이점을 가진다. As can be seen from the table, the alloy according to the present invention according to the present invention has an advantage that the width of variation of the injection characteristic is small and the width of variation is small according to temperature and pressure changes.
본 발명에 따른 지르코늄 합금은 경도 및 탄성이 우수하여 자동차 산업, 항공, 방위 산업 소재, 조선, 선박 산업, 의료, 스포츠 및 전자 부품 산업 소재와 같은 다양한 분야의 산업 소재로 적용될 수 있다는 이점을 가진다. 본 발명에 따른 지르코늄 합금은 또한 경량이면서 높은 강도가 요구되는 소재, 내식성이 요구되는 소재 및 생산 비용의 저감이 요구되는 산업용 소재로 사용될 수 있다는 이점을 가진다. 또한 본 발명에 따른 지르코늄 합금은 함량의 조절에 따른 물리적 특성의 조절에 따라 소재 적합성을 가지도록 한다는 장점을 가진다. 추가로 본 발명에 따른 합금은 플라스틱과 같은 사출 정밀성을 가지고 이로 인하여 가공성이 우수한 다양한 형상의 제품의 대량 생산에 적합하다는 장점을 가진다.The zirconium alloy according to the present invention is excellent in hardness and elasticity and can be applied as an industrial material in various fields such as automobile industry, aviation, defense industry, shipbuilding, ship industry, medical, sports and electronic parts industry. The zirconium alloy according to the present invention is also advantageous in that it can be used as a material requiring light weight and high strength, a material requiring corrosion resistance, and an industrial material requiring a reduction in production cost. Further, the zirconium alloy according to the present invention has an advantage that it has material compatibility according to the control of the physical properties according to the control of the content. In addition, the alloy according to the present invention has the advantage of being suitable for mass production of various shapes of products having excellent injection-precision such as plastic and excellent workability.
위에서 본 발명은 제시된 실시 예를 참조하여 상세하게 설명이 되었지만 이 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 제시된 실시 예를 참조하여 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위에서 다양한 변형 및 수정 발명을 만들 수 있을 것이다. 본 발명은 이와 같은 변형 및 수정 발명에 의하여 제한되지 않으며 다만 아래에 첨부된 청구범위에 의하여 제한된다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it will be understood by those of ordinary skill in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention . The invention is not limited by these variations and modifications, but is limited only by the claims appended hereto.
S11: 1차 용융 형성 단계 S12: 지르코늄 투입 단계
S13: Ti 및 Al 투입 단계S11: Primary melt forming step S12: Zirconium charging step
S13: Ti and Al injection step
Claims (3)
800 내지 1000 ℃의 온도에서 구리, 니켈, 일부의 지르코늄 및 베릴륨을 용해시켜 용융물을 형성하는 단계;
상기 용융물에 잔량의 지르코늄을 장입시켜 녹이는 단계; 및
상기 잔량의 지르코늄이 완전히 융해된 이후 티타늄 및 알루미늄을 장입시키는 단계를 포함하고,
상기 각각의 단계는 진공에서 이루어지는 것을 특징으로 하는 지르코늄 합금의 제조방법. A method for producing a zirconium alloy,
Dissolving copper, nickel, a part of zirconium and beryllium at a temperature of 800 to 1000 占 폚 to form a melt;
Charging a remaining amount of zirconium into the melt to melt the molten zirconium; And
Charging titanium and aluminum after the remaining zirconium is completely melted,
Wherein each of the steps is performed in vacuum.
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