신소재종합설계 중간보고서

목차

1. 설계 주제

2. 설계 목적

3. 설계 진행사항

4. 진행 사항
4.1 이론 조사 및 설계 계획

5. 실험 방법
5.1 실리콘 패턴 제조
5.2 왁스 패턴 제조
5.3 주형 제조를 위한 Dipping
5.4 석고 매몰
5.5 탈왁스 및 주형 소성
5.4 평가 방법

6. 차후 계획

7. 참고 문헌

본문내용

1. 설계 주제
원심주조를 이용하여 형성한 TiAl의 유동성 및 미세조직 관찰

2. 설계 목적
자동차 부품에 쓰이는 니켈은 고온특성이 우수하다. 그런데 이 니켈의 대체품으로 TiAl을 이용하려 한다. 그 이유는 TiAl은 밀도가 절반으로 비강도가 우수하여 연비가 좋고 경량화 소재에 많이 쓰이는 등의 장점이 있기 때문이다. 따라서 최근에는 TiAl을 여러 가지 분야에 적용하고자하는 연구개발이 활발히 이루어지고 있다. 하지만, TiAl은 몇 가지 단점이 있다. 그것은 바로 Rolling, RT Ductility, Brittle, Workability, Machinability 등이 좋지 못한 것이다. 결국 가공성이 좋지 못한 단점을 가진다.
그러므로 우리는 가공대신 정밀주조를 이용하여 성형을 할 것이다. 하지만, TiAl은 유동성이 좋지 않아 주조 과정에서 Misrun, Cold shut 등의 주조결함이 발생하기 쉬우며 용탕에서 반응성이 큰 단점이 있다.
이것을 개선시키기 위한 방법을 목적으로 설계를 하고자 한다.

<중 략>

5. 실험 방법
TiAl을 성형하되, 유동성을 평가하기 위하여 패턴에 Mesh 모양을 포함시킨다.

5.1 실리콘 패턴 제조
① 실리콘에 경화제를 넣어서 굳힌다. 이때 10% 이상의 비율로 넣는다.
말랑한 실리콘을 어느 정도 단단하게 하기 위한 작업으로, 경화제를 덜 넣을 시 잘 굳지 않는 문제점이 있다.
② 경화제를 넣은 실리콘을 젓는다. 한 시간 이상 저어준다.
경화제를 잘 섞이게 하기 위한 작업으로, 충분히 섞이지 않을 시에 실리콘 패턴의 굳기 차이가 발생할 수 있다.
③ PVC 안에 제조하고자 하는 주조품의 패턴을 넣고 그 위에 잘 저어준 실리콘 경화제를 붓는다.
④ 탈포기로 실리콘 경화제의 기포를 뺀다. 50분 이상 작업을 반복한다.
탈포기의 원리는 진공으로, 진공을 이용하여 기포를 터뜨리는 방식이다. 기포가 남아있을 시, 왁스 패턴 및 주조품에 기포 자국이 발생할 수 있으므로 기포를 꼼꼼히 제거해야 한다.
⑤ 실리콘 경화제를 말린다. 24시간 이상 실온에 방치한다.

참고 자료

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Based Alloys (2007)
Young-Won Kim, JOM, 46 (7) (1994) pp30-39
Matthew J. Donachie, Titanium a Technical Guide, (Metals Park, OH:American
Society for Metal, 2000)
Japan Foundry Society, 2012
Young-Won Kim, KIM Fall Meeting, Oct. 24, 2012
TiAl 합금의 CaO 도가니 유도용융 및 정밀주조, 김명균 외 2인 (한국주조공학회지,
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전자현미경 [electron microscope, 電子顯微鏡] (두산백과)
주사전자현미경 [scanning electron microscope, 走査電子顯微鏡] (생명과학대사전, 초판 2008., 개정판 2014., 도서출판 여초)
적외선 분광 광도법 [赤外線分光光度法, infrared spectrophotometry, Ultrarotspektrophotometrie] (화학대사전, 2001. 5. 20., 세화)