Dissimilar metal joining has received great attention for combining the advantageous properties of two different material systems in a single part. However, such a process is challenging due to the formation of intermetallic compounds which leads to cracks. The present study focuses on laser cladding of pure titanium on a CoCrMo alloy using directed energy deposition with variation of process parameters (laser power: 150-300 W; powder feed rate: 0.5-3 g/min). Cladding layers showing dilution rates of more than 5% contained cracks due to the formation of brittle intermetallic phase Co$_2$Ti. The excess of laser energy caused chemical inhomogeneity and partially melted powders, while the deficiency laser energy resulted in lack of fusion. Neither crack nor partially melted powder was observed for a powder feed rate of 3 g/min and a laser power of 225-300 W, for which the dilution rate was minimized to less than 5%. For such samples the cladding layers comprised pure α-Ti and a uniform CoTi interface with Co$_2$Ti islands. Crack-free of joining Ti-CoCrMo can be explained by thermal and mechanical behaviors of the evolved phases during process.
이종금속접합은 하나의 부품에 서로 다른 두 금속의 장점을 결합할 수 있어 큰 주목을 받고 있다. 그러나, 이종금속을 접합시 금속간화합물의 생성과 이로 인해 발생하는 균열은 여전히 해결해야 할 과제로 남아있다. 본 연구에서는 DED (directed energy deposition)의 공정변수(레이저파워: 150-300W; 분말공급양: 0.5-3g/min)가 이종금속인 CoCrMo과 Cp-Ti에 미치는 영향을 파악하고자 하였다. 5% 이상의 희석률을 가지는 클래딩 층은 취성에 약한 Co$_2$Ti 금속간화합물의 형성으로 인해 균열이 발생했다. 과다한 레이저 출력은 화학적 불균일성과 부분적으로 용융되지 않은 분말의 발생을 초래했으며, 부족한 레이저 출력은 lack of fusion 결함을 초래했다. 3 g/min의 분말 공급량과 225-300 W의 레이저 출력 시 희석률이 5% 미만으로 억제되었으며, 균열 및 부분적으로 용융되지 않은 분말이 관찰되지 않았다. 이 조건에서 제작된 시편은 균일한 α-Ti과 CoTi 층이 형성되어 있고, 이들 사이에 작은 크기의 Co$_2$Ti상이 불연속적으로 존재했다. 균열 없이 접합하는 현상은 접합 과정 중 발생한 상들의 열적, 기계적 거동으로 설명하였다.
