나노기술 및 정책 정보

• 목록

토호쿠(東北)대학 금속재료연구소, 히타치(⽇⽴)제작소 등의 공동 연구그룹이 금속 3D 프린터를 이용하여 제작한 하이 엔트로피 합금에서 기존 재료를 뛰어넘는 우수한 내식성을 얻는 것을 발견함. 하이 엔트로피 합금은 다른 5종류 이상의 원소를 같은 정도로 함유하는 다성분 합금으로, 기존 합금에는 없는 특이한 재료 특성을 나타내기 때문에, 전 세계적으로 큰 주목을 받고 있음. 연구진은 EBM (Electron Beam Melting, 전자 빔 적층 조형)으로 제작한 등원자비 조성 AlCoCrFeNi계 하이 엔트로피 합금의 부식 거동에 대해 조사했으며, EBM재의 우수한 내식성 메커니즘을 밝히기 위해 전기 화학적 임피던스 측정을 통해 수용액 중에서 시료 표면에 형성하는 부동태 피막을 평가함. EBM재는 시험 조각의 상층(Top부)과 하부(Bottom부)에서 측정을 진행함. 결과적으로, EBM재는 나이퀴스트 플롯(nyquist plot)에 있어 Top부나 주조재와 비교하여 큰 반원을 그리고 있으며, 등가 전자 회로를 이용한 분석을 통해 Bottom부에서는 시료 표면에 수용액 중에서 치밀하고 안정성이 뛰어난 부동태 피막이 형성되어 있음을 발견함. EBM의 특징인 급냉 응고와 고온 유지로 구성된 복잡한 열 이력에 기인한 나노 조직 형성으로 인해, 부식 환경에서 형성되는 부동태 피막이 강화되기 때문에 Bottom부에서 뛰어난 내식성이 생기는 것을 알 수 있음. 본 연구 성과는 가혹한 부식 환경에서 사용되는 금속 부재의 안전성과 신뢰성 향상에 기여 및 금속 3D 프린터를 이용한 신소재 개발로 전개될 것으로 기대됨.

본 연구 성과는 ‘npj Materials Degradation’ (“Corrosion mechanism of an equimolar AlCoCrFeNi high-entropy alloy additively manufactured by electron beam melting”) 지에 게재됨.