Additive manufacturing (AM) recently got the spotlight since AM can produce complex-shaped parts for every single need by overcoming the existing limitation of traditional machining techniques. Therefore, the application of AM to the Ni-based superalloy which is used for gas turbines in the power plant and jet engines for aircraft is gathering much interest these days. However, the thermal stress resulting from AM technique-driven thermal mismatch act as a limitation of application. In addition, Ni-based superalloy with superior mechanical properties usually shows poor weldability and hot cracking occurs frequently when that alloy was used by AM. Therefore, in this dissertation, the hot cracking mechanism of Ni-based superalloy in AM was investigated and the alloy design for hot cracking prevention was conducted. The clarification of the novel hot cracking mechanism which was not reported yet was tried by proceeding with the microstructural characterization to apply AM to the Ni-based superalloy. Besides, Hf was added to prevent the hot cracking and the hot cracking prevention mechanism was also investigated using advanced characterization techniques.
금속의 적층 제조 기술은 절삭 가공 방식 등이 지닌 한계를 극복 할 수 있는 기술로써, 다양한 요구에 맞춰 복잡한 형상의 제품을 빠르게 제작할 수 있어 근래에 각광 받고 있다. 이러한 특성을 바탕으로 대표적으로 발전소 가스 터빈 혹은 항공용 제트 엔진 터빈에 사용되는 Ni계 초합금의 적층 제조 활용에 많은 관심이 쏟아지고 있다. 그러나, 적층 제조 기술 특유의 열 구배로 인한 열 응력이 한계로 작용한다. 또한, 우수한 물성을 지닌 Ni계 초합금의 경우 난용접성을 동시에 가지는 경우가 많아, 고온 균열이 발생하는 등의 한계가 Ni계 초합금의 적층 제조 활용에 어려움을 주는 실정이다. 이에 따라, 본 박사학위 논문에서는 Ni계 초합금의 적층 제조 중 발생하는 고온 균열의 원인을 규명하고, 이를 해결하기 위한 합금 설계를 진행하고자 하였다. Ni계 초합금이 적층 제조 기술로 활용되기 위하여, 균열에 대한 분석을 진행하여 기존의 보고되지 않은 새로운 균열 거동을 조사하였다. 또한, Hf을 추가하여 고온 균열의 억제를 시도하고, 균열 방지 거동 역시 미세조직 분석을 통하여 해명하고자 하였다.
