단결정 초내열 합금 CMSX-4의 온도에 따른 인장특성의 변화

• Published in: 한국주조공학회지 Vol. 44; no. 3; pp. 59 - 69
• Main Authors: 최백규, Baig-gyu Choi, 도정현, Jeonghyeon Do, 정중은, Joong Eun Jung, 이상원, Sangwon Lee, 김인수, In Soo Kim
• Format: Journal Article
• Language: Korean
• Published: 한국주조공학회 30.06.2024
• Subjects: CMSX-4; Dislocation; Single crystal superalloy; Tensile property; 금속공학; 단결정 초내열합금; 인장특성; 전위; CMSX-4
• ISSN: 1598-706X; 2288-8381
• DOI: 10.7777/jkfs.2024.44.3.59

단결정 초내열합금 CMSX-4의 온도에 따른 인장 특성을 고찰하였다. 열처리된 상태에서는 공정 γ-γ΄이 일부 남아 있으며, 대부분의 영역에서는 균일한 입방체 γ΄이 관찰되었다. 항복강도와 인장강도는 750℃에서 가장 높았고 온도가 증가함에 따라 감소하였으며 연신율은 650℃에서 가장 낮았다. 연신율이 낮은 시편은 파단 부위 근처에 집중된 변형을 보인 반면, 연신율이 증가한 고온에서는 시편 전체에 걸쳐 변형이 발생하였다. 850℃ 및 950℃에서 인장시험 중 파단 표면 분석을 통해 균열이 주조 결함에서 발생하는 것으로 나타났다. 인장시험 후 수행된 TEM 관찰을 통해 상온에서의 주요 변형 메커니즘이 γ΄ 상 내의 전위 전단과 관련되어 있음을 알 수 있었다. 그러나 650℃와 적층 결함이 발생한 750℃에서는 γ΄상의 전위에 대한 저항이 증가하여 강도가 증가하는 것으로 관찰되었다. 850℃ 이상의 온도에서 열적 활성화 과정으로 인해 전위의 이동이 쉬워지기 때문에 강도가 감소하는 것으로 나타났다. The tensile properties of the single crystal superalloy CMSX-4 were examined at various temperatures. In the heat-treated state, some portion of the eutectic γ-γ΄ remained, and a uniform cuboidal γ΄ particles existed across the entire material. The yield strength and tensile strength reached highest at 750℃ and decreased with raising testing temperature. The elongation was lowest at 650℃ due to concentrated deformation near the fracture area. However, the elongation increased at higher temperatures due to uniform deformation throughout the entire specimen. Fracture surface analysis tested at 850℃ and 950℃ revealed that cracks originated from casting defects. TEM observations conducted after the tensile test indicated that the primary deformation mechanism at room temperature involved dislocation shearing within the γ΄ phase. However, the increased strength both at 750℃ where stacking faults generated and at 650℃ was caused by the increased resistance of γ΄ phase to dislocation. The strength decreased because the movement of dislocations became easier due to the thermal activation process at and above 850℃.