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석출 경화

1906
  • Alfred Wilm
Metallurgist analyzing aluminum alloy sample demonstrating precipitation hardening effects.

(설명을 위한 생성된 이미지입니다)

석출경화 또는 시효경화는 강도를 증가시키는 열처리 공정입니다. 항복 강도 연성 재료의 경우. 가열하는 과정이 포함됩니다. 합금 용질 원소를 용해(용화)하고, 급속 냉각(담금질)하여 과포화 고용체에 가두고, 그 후 더 낮은 온도에서 시효 처리하여 미세한 제2상 입자(석출물)가 형성되도록 하여 전위 이동을 방해하는 공정입니다.

알프레드 윌름이 석출경화 현상을 발견한 것은 우연한 계기였습니다. 그는 구리, 마그네슘, 망간을 함유한 알루미늄 합금(훗날 듀랄루민으로 명명됨)을 연구하던 중, 담금질 후 며칠에 걸쳐 상온에서도 경도가 증가하는 것을 관찰했습니다. 이 현상은 현재 3단계 과정으로 이해되고 있습니다. 첫째, 용체화 처리에서 합금을 고온으로 가열하여 모든 용질 원자를 단일상 고용체로 용해시킵니다. 둘째, 합금을 물과 같은 매체에 급속 냉각시켜 원자를 고정시켜 과포화 고용체를 만듭니다. 이 상태는 열역학적으로 불안정합니다. 셋째, 시효 처리(상온 또는 고온) 과정에서 과포화 용질 원자들이 확산되어 응집되면서 석출물이라고 불리는 매우 작고 응집력 있는 새로운 상의 입자를 형성합니다.

이러한 석출물은 결정질 재료에서 소성 변형의 주요 매개체인 전위의 이동을 강력하게 차단하는 역할을 합니다. 강화 효과는 이러한 석출물의 크기, 모양 및 분포에 따라 달라집니다. 초기에는 석출물이 형성되고 성장함에 따라 강도가 증가합니다. 그러나 시효 과정이 너무 오래 지속되면(과시효) 석출물이 너무 커져 기지와의 정합성을 잃게 되고, 전위가 석출물을 더 쉽게 통과하게 되어 강도가 감소합니다. 이 과정을 통해 합금의 기계적 특성을 정밀하게 조절할 수 있습니다.

UNESCO Nomenclature: 3308
야금학

유형

화학 공정

분열

혁명가

용법

널리 사용됨

전구체

  • 비토 볼테라와 그의 동료들에 의한 결정 내 전위의 발견
  • 고체 확산과 아레니우스 방정식에 대한 이해
  • 제어 열처리로 개발
  • 미세구조 관찰을 위한 금속 조직학 기법은 헨리 클리프턴 소르비가 개척했습니다.

응용 프로그램

  • 항공기 구조물용 고강도 알루미늄 합금(예: 2024, 7075)
  • 공구, 로켓 케이스 및 착륙 장치용 마레이징강
  • 제트 엔진 터빈 블레이드용 니켈 기반 초합금(예: 인코넬 718)
  • 비점화 공구 및 고성능 스프링용 구리-베릴륨 합금
  • 특수 스테인리스강(예: 17-4ph)

특허:

  • German Patent 244554

잠재적 혁신 아이디어

  • 4d printing of metals that self-strengthen via controlled precipitation over time or in response to stimuli
  • alloys with multiple precipitation stages for multi-level strengthening
  • nanoparticle-seeded alloys to control precipitate nucleation sites with high precision
  • in-situ precipitation hardening during 적층 제조 processes
  • alloys designed for ‘dynamic’ precipitation hardening during operational stress
  • biomedical implants that age-harden in the body to match bone stiffness over time
  • self-healing alloys where precipitates form to ‘pin’ crack tips
  • alloys with precipitates that can be dissolved and re-precipitated using localized heating
  • thermoelectric materials whose efficiency is enhanced by precipitate-induced phonon 산란
  • magnetic alloys where precipitates create pinning sites for magnetic domains
Related to: precipitation hardening, age hardening, heat treatment, 항복 강도, dislocation, precipitate, duralumin, superalloy, metallurgy, strengthening mechanism.

역사적 맥락

석출 경화

1899-01-01
1900
1903
1906
1910
1910
1910
1897
1900
1900
1903-05-10
1910
1910
1910
1910

(날짜를 알 수 없거나 관련이 없는 경우, 예를 들어 "유체역학"의 경우, 주목할 만한 등장 시기를 대략적으로 추정하여 제공합니다.)

10년차 기념일

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