이 맥락에서 유성 볼밀의 주요 기능은 고에너지 기계적 합금화를 촉진하는 것입니다. 14%Cr ODS(산화물 분산 강화) 페라이트강 제조에서 이 밀은 강렬한 충격 및 전단력을 사용하여 사전 합금된 아르곤 분무 강철 분말과 나노 크기 이트륨 산화물(Y2O3) 입자의 깊은 혼합 및 미세화를 추진합니다. 이 공정은 균일한 분산을 보장하기 위해 산화물 입자를 금속 매트릭스에 삽입하는 중요한 단계입니다.
핵심 요점 유성 볼밀은 단순한 혼합 이상의 역할을 합니다. 원자 수준의 혼합을 강제하기 위해 심각한 소성 변형을 유도합니다. 이를 통해 산화물 입자가 균일하게 분산되어 결정립 크기를 안정화하고 전위 이동을 방해하여 강철의 고온 성능을 효과적으로 결정합니다.
합금 공정의 역학
고에너지 충격 생성
유성 볼밀은 분말 혼합물에 고주파, 고에너지 충돌을 가하여 작동합니다. 밀이 회전함에 따라 분쇄 볼이 상당한 힘으로 분말 및 용기 벽과 충돌합니다.
심각한 소성 변형
이러한 충돌은 단순히 분말을 이동시키는 것이 아니라 변형시킵니다. 이 공정은 합금 원소 분말을 사전 합금된 분말 매트릭스에 기계적으로 삽입합니다. 이 심각한 변형은 산화물 분말을 분쇄하고 강철에 통합하는 데 필요합니다.
파쇄 및 냉간 용접
이 공정은 파쇄 및 냉간 용접의 연속적인 주기를 포함합니다. 분말 입자가 분리되어 신선한 표면이 노출된 다음 압력 하에서 다시 용접됩니다. 이 반복적인 작용은 나노 크기 산화물을 금속 입자 내부에 가두어 표면에만 있는 것이 아니라 구조 내부에 있도록 합니다.
강철 성능에 대한 중요 결과
원자 수준 혼합
이 특정 밀을 사용하는 궁극적인 목표는 원자 수준의 강제 혼합을 달성하는 것입니다. 구성 요소를 철저히 분해함으로써 밀은 과포화 고용체를 생성합니다. 강철과 산화물 사이의 밀도 차이로 인해 표준 용융 공정으로는 이러한 수준의 균일성을 달성할 수 없습니다.
분산 강화
이 밀은 Y2O3(이트륨 산화물) 나노 입자의 균일한 분산을 보장합니다. 이것이 강철 이름의 "ODS"입니다. 균일한 분포는 이러한 입자가 결정 격자 내에서 전위 이동을 방해하는 물리적 장벽 역할을 하기 때문에 매우 중요합니다.
결정립 크기 안정화
분산된 산화물은 결정립계를 고정함으로써 금속 결정립이 고온에서 너무 커지는 것을 방지합니다. 이러한 안정화 덕분에 14%Cr ODS 강철은 극한의 열에서도 기계적 무결성을 유지할 수 있습니다.
공정 요구 사항 이해
격자 결함의 필요성
"결함"은 일반적으로 부정적으로 들리지만 이 공정에서는 의도적입니다. 고에너지 밀링은 분말에 상당한 미세 결함과 내부 에너지를 도입합니다. 이는 분말의 반응성을 증가시켜 후속 소결 공정 중 조밀화를 위한 필요한 기반을 설정합니다.
균일성의 과제
주요 운영 과제는 진정한 화학량론적 분포를 달성하는 것입니다. 밀링 에너지가 불충분하거나 시간이 너무 짧으면 산화물이 균일하게 분산되지 않습니다. 이는 최종 강철에서 전위가 자유롭게 이동할 수 있는 약점을 초래하여 고온 강도를 저하시킵니다.
목표에 맞는 선택
14%Cr ODS 강철에 대한 유성 볼밀 공정을 구성할 때 특정 성능 목표를 고려하십시오.
- 주요 초점이 고온 크리프 강도인 경우: Y2O3의 가능한 가장 미세한 분산을 보장하여 전위 이동을 방해하기 위해 "냉간 용접" 주기를 최대화하는 밀링 매개변수를 우선시하십시오.
- 주요 초점이 소결 밀도인 경우: 분말 반응성을 높이기 위해 충분한 격자 결함과 입자 미세화를 생성하는 데 집중하십시오. 이는 최종 가열 단계 중 조밀화에 도움이 됩니다.
유성 볼밀은 단순한 준비 도구가 아니라 재료의 미세 구조를 설계하여 강철의 최종 기계적 특성을 결정합니다.
요약 표:
| 공정 단계 | 메커니즘 | ODS 강철 특성에 대한 영향 |
|---|---|---|
| 고에너지 충격 | 볼-분말 충돌 | 강철 및 Y2O3 입자의 깊은 혼합 추진 |
| 소성 변형 | 심각한 기계적 응력 | 나노 산화물을 금속 매트릭스에 삽입 |
| 파쇄 및 용접 | 반복적인 표면 갱신 | 원자 수준의 균일성 및 과포화 보장 |
| 결함 도입 | 격자 에너지 증가 | 더 나은 소결 조밀화를 위한 반응성 향상 |
| 분산 제어 | 결정립계 고정 | 고온 강도를 위한 결정립 크기 안정화 |
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참고문헌
- Zbigniew Oksiuta, Ewa Och. CORROSION RESISTANCE OF MECHANICALLY ALLOYED 14%Cr ODS FERRITIC STEEL. DOI: 10.2478/ama-2013-0007
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