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고온에서도 내구성이 강한 새로운 합금 소재



(3D SEM Microstructure of 1st Generation MoSiBTiC alloy. Credit: Kyosuke Yoshimi)

(Friction stir welding for Inconel® 600 sheets using a MoSiBTiC tool. Credit: Kyosuke Yoshimi)

(Ultrahigh-temperature creep test machine. Credit: Kyosuke Yoshimi)


 일본 도호쿠 대학의 과학자들이 고온에서도 장시간 높은 압력을 견딜 수 있는 새로운 내열 합금 소재를 개발했습니다. 요시미 교스케 교수 (Professor Kyosuke Yoshimi)를 비롯한 연구자들은 티타늄 카보나이드 titanium carbide (TiC)로 강화한 몰리브덴 실리콘 붕소 molybdenum-silicon-boron (Mo-Si-B) 합금인 MoSiBTiC을 저널 Scientific Reports에 발표했습니다. 

 MoSiBTiC는 열에 강한 원소들이 합쳐져 섭씨 1400-1600도의 고온에서도 상당히 튼튼한 기계적 특성을 지니고 있습니다. 연구팀은 이 합금 소재를 고온 고압 환경에서 장시간 테스트 했습니다. 100-300 MPa (메가파스칼, 1MPa는 145 psi) 압력에서 400시긴 테스트 한 결과 이 합금 소재가 뛰어난 내열성을 지녔다는 사실을 확인할 수 있었습니다. 


 연구팀은 MoSiBTiC 합금이 니켈 기반 초합급을 대체해서 여러 내열 소재가 필요한 부분에 응용될 수 있을 것으로 기대하고 있습니다. 대표적인 분야는 제트엔진이나 발전용 증기 터빈 초럼 고온 고압의 환경에서 작동하는 금속 부품입니다. 물론 이런 용도로 사용하기 위해서는 수백 시간이 아니라 수천에서 수만 시간의 내구성이 필요합니다. 


 내열 소재는 매우 여러 분야에서 필요한 물건이기 때문에 많은 과학자들이 끊임없이 연구를 진행하고 있습니다. MoSiBTiC이 앞으로 이 분야에서 어느 정도 성공할지 지금 알 순 없지만, 이 분야에서 기존의 한계를 뛰어넘는 새로운 신소재는 분명 등장할 것입니다.


 참고


Shiho Yamamoto Kamata et al, Ultrahigh-temperature tensile creep of TiC-reinforced Mo-Si-B-based alloy, Scientific Reports (2018). DOI: 10.1038/s41598-018-28379-w 

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