2025
대한금속재료학회
김래언
POSTECH
지도교수: 김형섭 교수님
25.10.31
표면 헤테로 구조화의 오스테나이트화를
통한 우수한 고강도-성형성 동시 획득 전략
김래언, 김형섭
Research field
Alloy design
Additive manufacturing
Functionality
김래언 (Rae Eon Kim)
POSTECH, Mechancial engineering, B.S.
POSTECH, Ferrous Technology, M.S.
POSTECH, Ph.D Candidate
~2021
~2023
Now
Heterogeneous materials
목차
introduction
Inverse-gradient 전략
Conclusion
1
2
3
4
연구 배경
Local austenitization 전략 ~180도 벤딩
결론
표면 헤테로 구조화의 오스테나이트화를
통한 우수한 고강도-성형성 동시 획득 전략
연구 배경
■ 산업적 활용에 필요한 금속 재료의 대표적인 특성
(1)고강도: 구조 재료로 사용의 안정성을 부여
(2)성형성: 활용되는 형태에 따라 다양한 성형이 가능해야 함
[1] Insurance Institute for Highway Safety.
[2] Volvo V60 body in white.
연구 배경
■ 성형성-인장 물성 간 Trade-off 관계
우수한 기계적 물성 획득 전략 중 헤테로 구조를 도입
계면에서 응력 집중과 데미지 발생 → 낮은 성형성
[1] Y.T Choi et al, Mater. Sci. Eng. A (2024)
연구 배경
■ 성형 중 발생하는 변형에 대한 특징
변형이 균일하지 않으며, 특히 표면에 강한 변형 및 크랙이 발생
표면의 국부적인 성형성 부여
[1] M. Cao et al, J. Mater. Res. Technol. (2024)
Local austenitization 전략
■ Local austenitization 전략 모식도
성형 시 변형 영역
사전 조사
해당 영역
레이저 처리
벤딩 시험
인장 시험
*Base 재료: as-rolled 316L stainless steel
고강도 재의 높은
성형성 획득
마르텐사이트 조직
낮은 성형성
국부 성형성 부여
Local austenitization
Local austenitization 전략
■ Local austenitization 전략 모식도
✓레이저 처리 장비:
✓레이저 처리 조건:
|
Feeding rate |
Laser power |
Scan speed |
Hatch spacing |
Rotation |
Scan strategy |
|
2.4 g/min |
60 W 75 W |
14 mm/s |
0.3 mm |
90° rotation |
Bi-directional scanning |
●As-rolled: Cold rolled (redution: 80%) 316L STS
●RA60: 60 W laser treated on As-rolled sample
●RA75: 75 W laser treated on As-rolled sample
Direct Energy Deposition (DED) MX-lab machine (InssTek Co., Korea)
75W-Austenitization (RA75): 250 μm
60W-Austenitization (RA60): 116 μm
As-rolled
RA60 (60W laser)
RA75 (75W laser)
초기 미세조직
|
Alloys |
Tensile strength |
Elongation |
|
As-rolled |
1.50 GPa |
18.1% |
|
RA60 |
1.36 GPa |
21.1% |
|
RA75 |
1.22 GPa |
22.7% |
|
Alloys |
Bending angle at fracture |
|
As-rolled |
65° |
|
RA60 |
122° |
|
RA75 |
No fracture |
기계적 물성
Tensile test
Three-point bending test
Local austenitization 전략
As-rolled
RA60
RA75
Bent angle:177˚
No Fracture
Bent angle:65˚
Fracture
Bent angle:122˚
Fracture
우수한 벤딩 물성 획득 메커니즘
미세구조 배치에 따른 다른 성형성 결과
결론
인장 물성-성형성
Trade-off
레이저를 통한
성형에 최적화된 미세조직 도입
높은 성형성
인장 물성 동시 획득
성형성에 최적화된 헤테로 구조화를 통해
높은 성형성-인장 물성 동시 획득
To evaluate the bendability, three-point bending tests were performed with two support pins of 30 mm diameter and a loading pin of 1 mm diameter at a punching speed of 1 mm/min
