기획특집: CO 화학적 전환 - CHERIC · 2015-04-14 · Hori 교수 연구팀에서는 다양한 금속 촉매의 CO2 전기화학적 환원 특성을 분석하였는데, 금속
MSE 2009: 분말공정 (Powder Metallurgy...
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G01437-02
MSE 2009: 분말공정 (Powder Metallurgy Process)
첨단소재공학부
김진천
G01437-02
G01437-02
MSE 2009: 분말공정 (Powder Metallurgy Process)
Course Objective...Introduce fundamental concepts in Powder Metallurgy
You will learn about:• Powder Production Methods• Consolidation Process• Applications
This course will help you to:• use powder metallurgy process• realize new design opportunities
with Powder Metallurgy process
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LECTURESLecturer: 김진천Time: 화 2교시, 수 8-9교시Location: 18-208 강의실Activities:
• 강의, 필기시험• 연습, 퀴즈• 질의및응답능력평가
연락처: [email protected] (010-5367-9138)
면담: 목요일 3-5시
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Required text:• 분말재료공학: 한국분말야금학회
COURSE MATERIALS
Optional Materials:• 수업계획서참조
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• 분말재료공학: 한국분말야금학회
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Text Website:
Course Website: ‘UWIN의강의도우미’ 활용•각종공지사항• Lecture notes• Q&A•성적게시
COURSE WEBSITES
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GRADING출석 15%총강의일수의 ¼ 결석일경우 fail
중간고사
35%
기말고사
45%
리포트
15%
Caution!! Don’t ask for your score after examination!!
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1주. 분말야금
공정
(Powder Metallurgy Processing)
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금속소재의 제조
- 주조 공정 -
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금속이나
금속산화물
및
무기물의
분말
(powder)을 성형
(compaction) 하여
형상을
부여한
후, 가열하여
결합시키는
소결
(sintering) 공정을
거쳐
제품을 만드는
기술
분말야금
(Powder metallurgy) 공정
분말 혼합 성형 소결 부품
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• 고융점
금속
(W; 3410oC 등)
• 세라믹
(Al2
O3
, SiC 등) 및
다공체
• 금속-비금속
복합재료
• 상호
고용도가
없는
금속
(W-Cu 등)
• 소형부품의
대량생산
(경제성
측면)
주조공정을
적용할
수
없는
경우
Shape charge linerPorous Ceramics
多紐細文鏡 (BC 4세기, 국보)선간격 300 m, 13,000개의선
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도자기
제작과정
• 도토수비
(陶土水飛)
• 성형
(成形)
•
잿물
(釉藥)
•
굽기
(燒成)
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분말야금의
역사
• 고대-중세
: 귀금속, 철
분말에서
병기
및
장신구
제조
• 1800 년대
: 소결백금
제조
• 20세기
초
: W, Mo 등의
고융점
금속
및
초경합금
제조
• 20세기 중반 이후 :
-
Fe, Ni, Cu 특수합급의
분말압연
-
급냉응고
과정
(RSP), 기계적
합금화
(MA) 개발
-
자성재료, 소결핵연료
-
금속분말사출성형
(MIM), 나노분말제조
인도
델리
의
철탑
(pillar), AD 4C
(스폰지
철의
단조)
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분말야금의
역사
• 소결백금(러시아
백금화): Sobolevskii: 1826-1829
(백금: 1773oC(고융점), Pt-As 공정합금: As-증발-Pt 회수)
• 치과용
아말감(귀금속: Ag/Hg): Townsend:1855
• 고온
W, Mo-Coolidge 등: 1900-1910
• 소결
초경
금속: Schroeter: 1922
• 전기
접점재: W-Cu: 1917-1921
• 다공성
청동: 1930
• 소결강: 1935
• 소결알루미늄: 1950
• Cermet: 1955-금속기지내에
ceramic 입자
분산
• 초경:질화물, 브롬화물: 1955
• 분산경화
소결합금: 1960
• 나노분말; 1985-현재
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분말야금
공정의
장단점
• 비교적
간단한
공정으로
복잡한
형상의
제품
생산
가능
• 주조
법에
비해
비교적
낮은
온도에서
제조
가능
• 고용도가
거의
없는
합금
및
복합재료
제조
가능
• 분말의
형상, 입도
및
입도분포
제어의
어려움-분말고가
• 주조에
비해
소결로
등의
많은
장비가
필요
• 복잡한
형상
성형
어려움, 기공
문제(분말들
사이의
기공)
• 크기가
작은
분말의
경우
저장과
취급에
어려움
(Nano
분말-폭발성, Mg, Al 분말-로켓추진체)
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분말야금
유일성
1. 고온재료: 용융점이 3400이상인W 또는Mo, Ta, 내화물, 세라믹제품
2. 복합재료: 상호비고용금속계(W-Cu, Fe-Pd), 초경(WC-Co), 분산재료
3. 다공성재료: 오일레스베어링, 필터, 스폰지금속제품
4. 금속 + 비금속결합재: 전기접점재(Cu-C), Cermet
5. 치과용아말감, 층상조직재료
분말야금
경제성1. 재료손실적음: 분말로성형-남는것을다시성형, 주조재: Scrap 발생
2. 소형제품대량생산및자동화공정
3. 고순도, 고품질제품: 분말순도유지, 조직균일(응고조직없음)
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분말야금
기본
공정
1. 분말준비- 원광석, 원재료에서분말획득2. 분말의가공- Die등에서원하는형태로성형-고온에서소결3. 후처리및검사-표면처리, 열처리, 용점, 기계가공
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분말야금
공정
(분말합성)
• 분사법에
의한
분말제조
• 기계적
분쇄
법에
의한
분말제조
• 화학적
분말제조
• 기상으로부터의
분말제조
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분말야금
공정
(분말합성)
• 분사
법에
의한
분말제조
• 기계적
분쇄
법에
의한
분말제조
• 화학적
분말제조
• 기상으로부터의
분말제조
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분말야금
공정
(성형)
• 성형
: 분말에
일정한
형상을
부여하는
공정
온간성형
(warm compaction)
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분말야금
공정
(소결, sintering)
압축
또는
비압축
분말성형체를
주
구성원소의
융점이하 온도에서
가열하여
화학결합이
이루어지도록
하여
분말
성형체에
필요한
기계적
및
물리적
성질을
부여하는
열처리
소결의
구동력
: 계의
전체
계면에너지를
줄이는
힘
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분말야금
공정
(소결의
종류)
• 고상소결
: 소결온도에서
성형체
내의
입자들이
전부
고체상태에서
치밀화
• 액상소결
: 소결온도에서
성형체
내에
액상이
존재하는
상태에서
치밀화
고상소결 (Al2 O3 ) 액상소결 (W-Ni-Fe)
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분말야금
공정
(소결장비)
Graphite die
Graphite punch
하소분말
Graphite die
환원분말Pulse current
Graphite punch
상압/가압소결
장비
방전소결
(SPS) 장비
등방가압소결
(HIP) 장비
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분말야금
제품
응용
자동차
응용
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스테인레스강
필터
분말야금
제품
응용
절삭용
초경공구
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Shape charge liner Microelectronic package
분말야금
제품
응용
Hip Joint
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Q1. 생활중에서분말소결품을찾아보시오.
Q2. 분말공정과주조공정을비교해보시오.