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논문 기본 정보
- 자료유형
- 학위논문
- 저자정보
- 지도교수
- 문영훈
- 발행연도
- 2021
- 저작권
- 부산대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.
이용수6
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순수 타이타늄(CP-Ti) 소재는 뛰어난 비강도와 내부식성, 인체 친화적인 특징을 가지며, 극저온 환경에서 쌍정(Twin) 변형에 의해 강도와 연성이 증가하는 특성을 보인다. 해당 소재는 수송기기, 임플란트 및 인체 구조물 등에 널리 활용되며 주로 다단 신선공정에 의해 제조된다. 선재를 제조하는 방식 중 하나인 비원형 신선공정(Non-circular drawing sequence)은 비원형-원형 단면 형상을 반복적으로 성형하는 공정으로 고강도 선재를 연속적으로 제조하는데 사용된다.
본 연구에서는 고강도-고연성 CP-Ti Grade 2 선재를 연속적으로 제조하기 위해 극저온 비원형 신선공정을 도입하여 해당 소재의 활용성을 극대화 하고자 한다. 123K, 293K의 온도에서 변형률 속도 0.01/s로 ARAMIS SRX가 적용된 인장시험을 수행하였으며, 해당 기계적 물성치를 3차원 유한요소해석(DEFORM-3D)에 적용하여 성형해석을 수행하였다.
해당 결과를 바탕으로 실제 극저온 신선공정을 설계하였으며, 초기소재 직경 13mm의 CP-Ti wire를 2단 성형하여 10.4 mm의 최종소재로 제조하였다. 강도 및 연성 비교를 위해 인장시험을 수행하였으며, 기존 신선공정 및 비원형 신선공정을 비교 분석하였다. 상온 신선된 소재 대비 극저온에서 성형된 소재의 강도가 향상됨을 확인하였으며, 나아가 비원형 신선공정을 통해 제조된 선재가 가장 우수한 기계적 특성을 보임을 확인하였다.
미세조직 평가를 위해 후방산란전자회절(EBSD)을 수행하였으며, 해당 소재에서 입자 미세화 및 쌍정 거동이 가장 활발한 것을 확인할 수 있었다. 본 연구결과로부터, 극저온 환경에서 CP-Ti의 변형거동 특성을 확인할 수 있었으며, 고강도-고연성 CP-Ti wire의 연속제조를 위해 극저온 비원형 신선공정이 유용할 것으로 판단된다.
본 연구에서는 고강도-고연성 CP-Ti Grade 2 선재를 연속적으로 제조하기 위해 극저온 비원형 신선공정을 도입하여 해당 소재의 활용성을 극대화 하고자 한다. 123K, 293K의 온도에서 변형률 속도 0.01/s로 ARAMIS SRX가 적용된 인장시험을 수행하였으며, 해당 기계적 물성치를 3차원 유한요소해석(DEFORM-3D)에 적용하여 성형해석을 수행하였다.
해당 결과를 바탕으로 실제 극저온 신선공정을 설계하였으며, 초기소재 직경 13mm의 CP-Ti wire를 2단 성형하여 10.4 mm의 최종소재로 제조하였다. 강도 및 연성 비교를 위해 인장시험을 수행하였으며, 기존 신선공정 및 비원형 신선공정을 비교 분석하였다. 상온 신선된 소재 대비 극저온에서 성형된 소재의 강도가 향상됨을 확인하였으며, 나아가 비원형 신선공정을 통해 제조된 선재가 가장 우수한 기계적 특성을 보임을 확인하였다.
미세조직 평가를 위해 후방산란전자회절(EBSD)을 수행하였으며, 해당 소재에서 입자 미세화 및 쌍정 거동이 가장 활발한 것을 확인할 수 있었다. 본 연구결과로부터, 극저온 환경에서 CP-Ti의 변형거동 특성을 확인할 수 있었으며, 고강도-고연성 CP-Ti wire의 연속제조를 위해 극저온 비원형 신선공정이 유용할 것으로 판단된다.
목차
제 1 장 서 론 11.1 연구배경 및 필요성 11.2 문헌조사 21.2.1 인발 공정 21.2.2 비원형 신선공정 31.2.3 극저온 소재의 기계적 특성 41.3 연구 목적 및 내용 5제 2 장 극저온 성형공정 설계 72.1 극저온 성형공정 개요 72.2 유한요소해석을 이용한 공정 설계 82.2.1 유동응력 82.2.2 유한요소해석 조건 설정 102.3 유한요소해석 결과 112.3.1 금형 형상에 따른 유효변형률 평가 112.3.2 온도에 따른 성형하중 비교 12제 3 장 극저온 비원형 신선 실험 133.1 소재 선정 및 준비 133.2 극저온 챔버 설계 및 실험 수행 14제 4 장 신선된 소재 특성 평가 154.1 신선된 소재의 형상 평가 154.2 인장 시험 154.3 경도 시험 174.4 집합조직 분석 18제 5 장 결론 20Reference 22Tables 25Figures 29Appendix 50Abstract 51
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