Effect of Critical Cooling Rate on the Formation of Intermetallic Phase During Rapid Solidification of FeNbHfBPC Alloy

• Published in: 한국주조공학회지 Vol. 41; no. 3; pp. 235 - 240
• Main Authors: 김송이, Song-yi Kim, 오혜령, Hye-Ryeong Oh, 이석재, Seok-jae Lee, 이아영, A-young Lee, 장하늘, Haneul Jang, 김휘준, Hwi-jun Kim, 이민하, Min-ha Lee
• Format: Journal Article
• Language: Korean
• Published: 한국주조공학회 30.06.2021
• Subjects: Amorphous and Nucleation; Critical cooling rate; Powder atomization; Rapid solidification; 급속응고; 분말입자; 비정질; 임계냉각속도; 핵생성
• ISSN: 1598-706X; 2288-8381

진공 가스분사법으로 제조된 Fe 75 B 13 P 5 Nb 2 Hf 1 C 4 합금의 응고중 액상의 크기와 이에 따른 냉각속도의 변화가 정출상의 형성에 미치는 영향에 대한 고찰을 하였다. 고온 액상에서 동일한 조건으로 응고된 서로 다른 크기의 액상이 구형의 분말형태로 응고될 때 크기에 따른 임계냉각속도의 차이를 계산하였으며, 액상의 평균 반지름이 3배정도 크기 차이가 날 경우 고상으로 변태할 때 임계냉각속도가 13.5배까지 차이가 나는 것을 알 수 있었다. 이러한 임계냉각 속도의 차이에 따른 정출상의 형성과 정출상의 형태와 크기에 따른 탄화물의 형성 거동을 조사하여 열역학 계산으로 예측된 결과와 비교 분석하였으며, 분말입자의 크기가 20~45 마이크론일 경우 Hf과 Nb이 포함된 MC타입의 탄화물이 초정으로 형성 되는 것을 알 수 있었으며 이때 Hf과 Nb의 비율은 합금의 조성 및 냉각속도에 따라 변화됨을 관찰 할 수 있었다. We present the effect of the critical cooling rate during rapid solidification on the nucleation of precipitates in an Fe 75 B 13 P 5 Nb 2 Hf 1 C 4 (at.%) alloy. The thermophysical properties of the rapidly solidified Fe 75 B 13 P 5 Nb 2 Hf 1 C 4 liquids, which were obtained at various cooling rates with various sizes of gas-atomized powder during a high-pressure inert gas-atomization process, were evaluated. The cooling rate of the small-particle powder (≤20 μm) was 8.4×10 5 K/s, which was 13.5 times faster than that of the large-particle powder (20 to 45 mm; 6.2×10 4 K/s) under an atomized temperature. A thermodynamic calculation model used to predict the nucleation of the precipitates was confirmed by the microstructural observation of MC-type carbide in the Fe 75 B 13 P 5 Nb 2 Hf 1 C 4 alloy. The primary carbide phase was only formed in the large-particle gas-atomized powder obtained during solidification at a slow cooling rate compared to that of the small-particle powder.