Superalloys show outstanding high-temperature properties such as creep, oxidation, and hot corrosion resistance and are therefore the key materials in jet propulsion gas turbines. Recently, Co-based superalloys have attracted a great deal of attention for high-temperature applications by the discovery of a γ/γ′ microstructure in the ternary Co-Al-W system. The main drawbacks of Co-Al-W-based superalloys are a limited γ′ phase stability and a high density. Co-Ti system, as the only known binary Co system which forms thermodynamically stable γ/γ′ microstructure, is used as the base system of alloy development instead of Co-Al-W. There are also several challenges associated with Co-Ti alloys which must be overcome such as a low γ′ volume fraction and γ′ solvus temperature. Therefore, more advanced Co-Ti-based alloys forming the desired γ/γ′ microstructures with optimized properties must be developed. In this dissertation, the effects of the alloying elements on the microstructure and mechanical properties of Co-Ti alloys were investigated. The atomic-scale elemental partitioning behavior of alloys were studied in terms of 3D atom probe tomography.
초합금은 고온 강도, 크립저항, 산화성 등 고온에서 우수한 특성을 지닌 금속재료로 항공기 및 발전소 등의 가스터빈용으로 사용되고 있다. 가스터빈은 민간용 및 군사용 항공기의 중요한 부분으로서 초합금의 고온안정성은 항공기의 내구성 및 안전에 직결된다고 할 수 있다. 상용 니켈합금의 대체재료로 대두되는 코발트-알루미늄-텅스텐 합금은 불안정한 감마프라임상과 높은 밀도에 의해 실제로 산업에 응용되기 어렵다. 열역학적으로 감마/감마프라임 평형상을 이룰 것으로 예상되는 2원계 합금은 유일하게 코발트-타이타늄 시스템인 것으로 알려져 있다. 하지만 상대적으로 낮은 고온안정성 및 감마프라임 상분율을 가진다. 따라서 본 박사학위 논문에서는 코발트-타이타늄 2원계 시스템에 후보원소들을 첨가하여 다원계합금을 제조 후 원소가 미세구조 및 고온 기계적 성질에 미치는 영향에 대해 조사할 예정이다. 특히 3차원 원자탐침 분석기를 활용하여 각 상에서의 국부적인 구조 정보 및 원소 이동 경향을 분석하고자 한다.
