Co-Al-W-based superalloys show some strengths such as higher melting points of Co than that of Ni, positive lattice misfit between γ/γ' microstructure, high-temperature strength, and superior creep property. But the narrow composition range of Co-Al-W and a large amount of W restrict its application. The Co-Ti is an only known binary system forming thermodynamically stable γ/γ' microstructure. Thus, Co-Ti-based superalloys are promising alternatives to Co-Al-W-based superalloys.
Low γ' phase dissolution temperature around 1300K, γ' coarsening, and low γ' volume fraction at 1170K of Co-Ti binary system is a problem to be solved. Therefore, in this thesis, microstructural characterization and mechanical and thermal properties testing were performed by adding V, Cr, and Mo to the Co-Ti binary system to design a Co-Ti-based superalloys that overcome the drawbacks. Characterization techniques such as corelative electron Microscopies especially Atom Probe Tomography which has near-atomic resolution and ppm level of chemical sensitivity with 3D modeling in the nano-scale were conducted.
Co-Al-W 기반 초합금은 Ni보다 Co의 녹는점이 높고, γ/γ의 미세구조 간 포지티브 격자 미스핏, 고온강도, 우수한 크리프 특성 등에서 강점을 가지고 있다. 그러나 Co-Al-W의 좁은 γ/γ' 조성 범위와 많은 양의 W는 합금의 활용을 제한하고 있다. Co-Ti이원 시스템은 Co계 시스템에서 열역학적으로 안정된 γ/γ' 미세구조를 형성하는 유일한 이원계이다. 따라서 Co-Ti 기반 초합금은 Co-Al-W 기반 초합금에 대한 유망한 대안으로 부각되고 있다.
Co-Ti 이원계는 1170K에서 1300K 부근의 낮은 γ' solvus온도, γ' 조대화, 1170K에서의 낮은γ' 부피 분율의 과제를 극복해야 한다. 따라서 본 논문에서 언급된 단점을 극복하는 Co-Ti 기반 초합금 설계를 위해 Co-Ti 이원 시스템에 V, Cr, Mo를 추가하여 미세구조 분석과 기계적 및 열적 특성 시험을 수행하였다. 특히 나노스케일 3D 모델링으로 원자 해상도와 ppm 수준의 화학적 민감도를 가진, 원자 단층촬영 기법과 전자 현미경 등을 이용하여 분석을 실시했다.
