• Proceedings of the Materials Research Society of Korea Conference
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• 2010.05a
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• pp.50.2-50.2
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• 2010

니켈기 초내열합금 Inconel 617은 수소생산용 초고온 가스 냉각로의 열 교환기와 고온 가스관 등의 고온 배관용 후보재료로써, Cr, Mo, 와 W등의 첨가물이 함유된 고용 강화된 합금으로, 우수한 고온 강도, 크립 저항성, 내부식성 및 내산화성을 가지고 있는 것으로 알려져 있다. 본 연구에서는 결정립 미세화가 고온열화에 의해 입계를 따라 형성되는 internal oxide에 미치는 영향에 대해 평가하였고, 이러한 internal oxide가 인장응력 하에서 크렉 형성 및 전파에 미치는 영향을 평가하기 위하여 3-point bending test를 수행하였다. 미세한 결정립을 가지는 Inconel 617은 냉간압연 후 재결정을 통해 확보하였으며, as-received(AR)과 grain-refined(GR) Inconel 617은 $950^{\circ}C$에서 2000시간 동안 He분위기 하에서 열화시험을 수행하였다. AR과 GR에 형성된 internal oxide은 깊이와 분포 등의 뚜렷한 차이를 보였으며, 이러한 차이로 인해 인장응력 하에서 크렉 전파의 큰 차이를 나타내었다.

• Proceedings of the KWS Conference
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• 2010.05a
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• pp.66-66
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• 2010

국내 화력발전의 $CO_2$배출량을 크게 줄이고, 친환경, 그린 화력발전시스템을 위한 가장 효과적인 수단은 발전효율을 획기적으로 증대시키는 것이기 때문에 이를 목표로 한 기술개발은 경제적으로나 산업적으로 파급효과가 매우 크다. 발전효율 증대를 위한 핵심기술은 증기터빈의 성능향상이다. 현재 일본, 미국, EU 등 각국이 가장 관심을 가지고 기술개발에 심혈을 쏟고 있는 초내열, 내식 합금소재는 $700^{\circ}C$이상에서 기계적 성능을 보장할 수 있는 Ni기 합금개발이고, 현재까지 상당한 기술수준에 이르고 있는 것으로 파악되고 있다. 국내의 경우는 관련기술개발을 위해 연구가 진행되고 있으나, 기술적으로 아직 미흡한 수준이다. Ni기 초내열, 내식합금을 개발해서 그것을 화력발전용 증기터빈 부품, 특히 초내열합금 용접형 터빈로터 소재로 이용하기 위해서는 체계적이고 실용적인 연구를 통하여 용접형로타의 내구성과 신뢰성이 보장되는 최적 수준의 접합기술 개발이 선행되어야 한다. 따라서 본 연구는 선행연구로 $700^{\circ}C$이상 초내열/내식 Ni기 합금소재의 용접기술 개발을 위한 후보 소재 Alloy 617의 동종재료 용접 기술 개발을 목표로 한다. 본 연구는 Alloy617 12.6t 맞대기 이음으로 U그루브 내로갭 TIG용접을 하였다. 1pass 1layer 방식으로 총 8pass 8layer로 용접하였다. 전류 및 용접속도는 동일하게 두고 실드가스를 Ar 또는 Ar-$H_2$ 가스로 변경하여 시험하였다. Ar가스 TIG용접은 비드표면에 산화스케일이 생기고, 비드면이 거칠며 전체적으로 산화되었다. 반면에 Ar-$H_2$가스 TIG용접은 비드표면에 산화스케일이 없으며 표면이 미려하고 산화되지 않았다. 실드가스에 수소가스 첨가시 환원성가스로 역할을 하게 되고 이에 따라 용융지 표면에 산화피막을 제거하여 용접비드를 청정하게 하는 효과를 가진다.

• Proceedings of the Materials Research Society of Korea Conference
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• 2009.05a
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• pp.43.2-43.2
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• 2009

니켈기 초내열합금 Inconel 617은 Cr, Mo 등의 첨가물이 함유된 고용 강화된 합금으로써, 우수한 고온 강도, 크립 저항성, 내부식성 및 내산화성을 가지고 있는 것으로 알려져 있다. 또한 Inconel 617의 주된 carbide은 $M_{23}C_6$와 미량의 $M_6C$ carbide로 형성되어있다. 본 연구에서는 냉간 압연 및 고온열화가 carbide의 크기, 분율 그리고 상 변화에 미치는 영향을 평가하였다. 냉간 압연은 50%까지 수행하였으며, 50% 냉간 압연한 시편을 $1050^{\circ}C$에서 1시간 동안 재결정을 수행하였다. 이로 인해 미세한 결정립과 carbide을 가지는 시편을 확보할 수 있었으며, as-received 시편 보다 균일하게 carbide을 분산 시킬 수 있었다. 또한 재결정 후 $950^{\circ}C$에서 고온열화에 의한 carbide의 변화를 평가함으로써, 냉간 압연 및 고온열화에 의한 carbide의 크기, 분율 그리고 상 변화에 미치는 영향을 평가할 수 있었다. Carbide의 분율을 평가하기 위하여 BSE image을 관찰하였으며, Image analyzer을 이용하여 계산되었다. 그리고 carbide의 성분 분석을 통한 $M_{23}C_6$와 $M_6C$의 상을 평가하기 위하여 EPMA 분석을 수행하였으며, carbide의 분산에 의한 균질도를 평가하기 위하여 비커스 경도를 측정하였다.

• Transactions of the Korean Society of Pressure Vessels and Piping
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• v.14 no.1
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• pp.15-23
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• 2018

A compact heat exchanger is one of critical components in a very high temperature gas-cooled reactor (VHTR). Alloy 617 (Ni-Cr-Co-Mo) is considered as one of leading candidates for this application due to its excellent thermal stability and strengths in anticipated operating conditions. On the basis of current ASME code requirements, sixty sheets of this alloy are prepared for diffusion welding, which is the key technology to have a reliable compact heat exchanger. Optical microscopic analysis show that there are no cracks, incomplete bond, and porosity at/near the interface of diffusion weldment, but Cr-rich carbides and Al-rich oxides are identified through high resolution electron microscopic analysis. In high-temperature tensile testing, superior yield strengths of the diffusion weldment compared to the code requirement are obtained up to 1223 K ($950^{\circ}C$). However, both tensile strength and ductility drop rapidly at higher temperature due to the insufficient grain boundary migration across the interface of diffusion weldment. Best fit curves for minimum yield strength and average tensile strength are drawn from the experimental tensile results of this study.

• Proceedings of the Materials Research Society of Korea Conference
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• 2009.11a
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• pp.51-51
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• 2009

Ni 기 초내열합금은 원자력 발전설비의 열교환기용 재료를 비롯한 발전용 가스터빈, 제트엔진, 화학공장용 튜브 및 파이프재료 등 우수한 고온 기계적 특성 및 고온 내식성을 요구하는 각종 부품재에 광범위하게 이용되고 있다. Al 확산침투처리는 Ni기 초내열합금에 Al 혼합분말을 이용하여 금속간합화물을 코팅함으로써 고온산화특성 향상에 효과적인 방법이다. 본 연구에서는 Al 확산침투처리를 통하여 Inconel 617 표면에 Aluminide 코팅층을 형성함으로써 고온 내산화특성을 향상시키고자 하였다. Al 확산침투처리는 Al :$Al_2O_3$ : $NH_4Cl$ = 15g : 83g : 2g(wt.%)의 비율의 혼합분말을 사용하여 $900^{\circ}C$에서 1 시간 동안 Ar 분위기에서 수행되었다. Al 확산침투처리 후 $950^{\circ}C$에서 1000 시간 동안 air 분위기에서 열화시험을 수행하였다. Al 확산침투처리 후 고온열화를 통해 고온산화특성을 평가였으며, 고온 열화에 의해 형성된 코팅층의 석출물과 계면상의 상분석을 수행하였다.

• Journal of Welding and Joining
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• v.34 no.3
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• pp.52-60
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• 2016

Recently nickel based superalloys are extensively being regarded as the materials for the steam turbine parts for hyper super critical (HSC) power plants working at the temperature over $700^{\circ}C$, since the materials have excellent strength and corrosion resistance in high temperature. In this paper, alloy 617 of solution strengthened material and alloy 263 of ${\gamma}^{\prime}$-precipitation strengthened material were prepared as the testing materials for HSC plants each other. Post weld heat treatment (PWHT) was conducted with the gas tungsten arc (GTA) welded specimens. The microstructure of the base metals and weld metals were investigated with Electron Probe Micro-Analysis (EPMA) and Scanning Transmission Electron Microscope (STEM). The experimental results revealed that Ti-Mo carbides were formed in both of the base metals and segregation of Co and Mo in both of the weld metals before PWHT and PWHT leaded to precipitation of various carbides such as Mo carbides in the specimens. Furthermore, fine ${\gamma}^{\prime}$ particles, that were not precipitated in the specimens before PWHT, were observed in base metal as well as in the weld metal of alloy 263 after PWHT.

• Proceedings of the Korean Institute of Surface Engineering Conference
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• 2012.11a
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• pp.35-50
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• 2012

$900^{\circ}C$이상 초고온 He-gas 분위기 또는 용융불화염 (molten salts, FLINAK) 환경에서 사용될 VHTR(Very High Temperature Reactor)의 IHX(Intermediate heat exchanger)용 열수송 구조재료로 가장 가능성이 높은 합금인 Inconel 617 및 Hastelloy X 상에 습식화학적, 물리적기상합성법(Vacuum arc-plasma과 RF magnetron sputtering) 및 pack cementation에 의한 표면개질 및 마이크로 초내열(refractory ceramics) 코팅층(TiN, TiCN, TiAlN, $Al_2O_3$, $TiO_2$)을 형성시켰다. 고온 장기사용 시 문제가 될 수 있는 고온에서의 조직변화, 미세구조와 상(phase)형성, 고온 부식 및 그에 따른 마모(wear resistance) 손상 등 이들 소재의 내열, 내식 및 내마모 물성을 개선하는 연구를 수행하였다. TiAlN 박막의 경우 공기분위기에서 N이 분해되나 치밀한 산화물($TiO_2/Al_2O_3$ layer)을 형성하여 내식성 있는 보호피막을 형성함으로 기판과의 열팽창 계수로 인한 박리가 발생하지 않아 보호피막으로 적합하였다. Pack cementation법에 의한 aluminiding(Al-Ni합금)도 He 및 공기분위기에서 고온물성의 저하를 가져오는 $Cr_2O_3$의 생성을 충분히 억제하고 있었으며 He 및 air 분위기에서 사용이 가능한 박막으로 여겨진다. 내열 및 내식성에 대한 실험을 종합한 결과, 공기분위기에서 사용할 수 없는 박막은 He-gas 및 FLINAK(LiF-NaF-KF) 용융염 분위기에서도 사용할 수 없었으며, He-gas, FLINAK 및 air 분위기에서 모두 사용이 가능한 박막으로는 Inconel 617에서는 $(TiO_2-)Al_2O_3$, TiAlN 및 Al-Ni이었고 Hastelloy에서는 Al-Ni 및 $Al_2O_3$가 가장 적당하였다.