단결정 초내열 합금 CMSX-4의 온도에 따른 인장특성의 변화

Temperature Dependence of Tensile Properties in Single Crystal Superalloy CMSX-4

단결정 초내열합금 CMSX-4의 온도에 따른 인장 특성을 고찰하였다. 열처리된 상태에서는 공정 γ-γ'이 일부 남아 있으며, 대부분의 영역에서는 균일한 입방체 γ'이 관찰되었다. 항복강도와 인장강도는 750℃에서 가장 높았고 온도가 증가함에 따라 감소하였으며 연신율은 650℃에서 가장 낮았다. 연신율이 낮은 시편은 파단 부위 근처에 집중된 변형을 보인 반면, 연신율이 증가한 고온에서는 시편 전체에 걸쳐 변형이 발생하였다. 850℃ 및 950℃에서 인장시험 중 파단 표면 분석을 통해 균열이 주조 결함에서 발생하는 것으로 나타났다. 인장시험 후 수행된 TEM 관찰을 통해 상온에서의 주요 변형 메커니즘이 γ' 상 내의 전위 전단과 관련되어 있음을 알 수 있었다. 그러나 650℃와 적층 결함이 발생한 750℃에서는 γ'상의 전위에 대한 저항이 증가하여 강도가 증가하는 것으로 관찰되었다. 850℃ 이상의 온도에서 열적 활성화 과정으로 인해 전위의 이동이 쉬워지기 때문에 강도가 감소하는것으로 나타났다.

The tensile properties of the single crystal superalloy CMSX-4 were examined at various temperatures. In the heat-treated state, some portion of the eutectic γ-γ' remained, and a uniform cuboidal γ' particles existed across the entire material. The yield strength and tensile strength reached highest at 750℃ and decreased with raising testing temperature. The elongation was lowest at 650℃ due t℃oncentrated deformation near the fracture area. However, the elongation increased at higher temperatures due to uniform deformation throughout the entire specimen. Fracture surface analysis tested at 850℃ and 950℃ revealed that cracks originated from casting defects. TEM observations conducted after the tensile test indicated that the primary deformation mechanism at room temperature involved dislocation shearing within the γ' phase. However, the increased strength both at 750℃ where stacking faults generated and at 650℃ was caused by the increased resistance of γ' phase to dislocation. The strength decreased because the movement of dislocations became easier due to the thermal activation process at and above 850℃.