나노기술 및 정책 정보

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● 중국 지린대학교의 리헝 박사, 시안교통대학교의 쭝훙샹 교수 및 리쑤즈 교수, 난징공과대학교의 사강 교수, 호주 시드니대학교의 랴오샤오저우 교수 공동연구팀이 초고강도 나노금속의 새로운 가공경화 메커니즘을 제시하고 이를 토대로 새로운 고성능 합금 제조에 성공

● 금속재료의 결정립 크기가 나노미터 수준으로 줄어들면 Hall-Petch 관계에 의해 재료의 강도는 대폭 증가하지만, 나노결정 금속에 소성변형이 일어나면 이토록 작은 결정립 내부에 전위가 보존되기 어렵기 때문에 재료가 가공경화 능력을 잃고 국부적인 소성 붕괴가 일어날 수 있음.

● 이에 연구팀은 니켈코발트(NiCo) 합금에 펄스 전착법을 적용하여 면심 입방 구조의 단상 고용체 합금(Solid solution alloy)에서 내부 성분이 불균일한 나노 결정립(26nm 크기)으로 구성된 나노복합체를 제조

● 제조 과정에서 인위적으로 성분 불균일화를 유도하여 재료의 가공경화 능력을 향상시키고, 전위 이동의 변형속도 민감성을 높여 변형율 경화 능력을 향상시킴

● 해당 나노합금은 단상 면심 입방 계열 금속(전통 용매-용질 고체 합금 포함)의 성능을 최고 수준으로 끌어올렸으며, 재료의 항복강도는 1.6GPa, 최대 인장강도는 2.3GPa, 인장변형율은 16%를 나타냄

● 연구팀이 제시한 구조-성분 복합제어 개념은 새로운 합금의 설계와 개발을 위한 새로운 방향을 제시

※ Nature 게재(2022.04.13.), “Uniting tensile ductility with ultrahigh strength via composition undulation”