| 난징이공대학교, 신형 티타늄 알루미늄 합금이 항공기 엔진에 이용 | ||
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 최근 난징(南京)이공대학교 천광(陳光) 교수가 이끄는 연구팀은 국가973계획 지원아래 장기간의 연구를 거쳐 새로운 항공우주 재료인 티타늄 알루미늄 합금 분야에서 획기적인 성과를 거두었다. 해당 재료 실온 인장 소성, 굴복강도, 고온 크리프 저항 성능, 온도 수용 능력 등 핵심적 지표는 세계 최고 수준으로써 미국의 동종 재료보다 1-2개 수량급 더 높다. 2016년6월 20일, 관련 연구성과는 ‘Nature Materials’에 온라인으로 발표되었다. 2007년, 미국제너럴일렉트릭(GE) 회사에서 세계 최초로 Ti-48Al-2Cr-2Nb(이하 4822로 간칭) 합금으로 니켈기 고온합금을 대체하여 최후 2단 저압 터빈 날개를 제조하였다. 이로부터 티타늄 알루미늄 합금이 최초로 항공기 엔진에 응용되었다. GE 회사에서 사용한 4822 합금의 실온 인장 소성은 2%도 되지 않으며, 기타 금속간 화합물보다는 우수하지만 니켈기합금보다는 약하다. 따라서 GE 회사는 이러한 합금을 환경온도, 위험계수가 가장 낮은 말단 2단 날개에 사용함으로써 날개가 끊어져도 전반적인 비행기의 통제력은 잃지 않게 하였다. 티타늄 알루미늄 합금의 밀도는 니켈기 합금의 절반 밖에 되지 않아서 그램(g)을 무게 감소 단위로 하는 비행기 엔진에서 티타늄 알루미늄 합금은 현재 니켈기 고온 합금을 대체하는 최적 신형 경질 구조재료로 되고 있다. 항공기 엔진은 비행기 심장으로 불리며, 기초 연구 능력 부족으로 인하여 현재 중국 민용항공 엔진은 기본적으로 수입에 의존한다. 군용 전투기 엔진에서 비록 일정한 기술을 확보하였지만 핵심적 성능 지표는 선진국과 비교할 때 격차를 보이고 있다. 그 가운데 터빈 날개는 항공기 엔진에서 가장 핵심적인 핵심 부품이며 그 온도 수용능력은 엔진 성능, 특히 추력중량비를 직접 결정한다. 기존의 니켈기 합금의 각종 성능은 모두 양호하였지만 최대 결점은 너무 무거운 것이며 이로 인하여 엔진의 에너지효율비 향상에 직접적인 영향을 미친다. 천광 연구팀은 재료 성능에서 3가지 획기적인 성과를 얻었다. 1. 실온 인장 소성과 굴복강도는 각각 6.9%와 708MPa, 인장강도는 978MPa에 도달하여 고강도 고소성의 우수결합을 구현하였다. 2. 크리프 저항 성능이 우수하다. 3. 온도 수용능력이 크게 향상되었다. PST 티타늄 알루미늄 합금의 사용 온도는 900℃ 이상에 달하며 니켈기 합금과 유사한 레벨을 갖고 있고 또 날개 뿐만 아니라 터빈판, 고압압축 터빈 등 부품에 이용될 것으로 기대된다. 새로운 재료가 실험실로부터 직접 비행기에 조립되기까지 긴 시간이 필요하며 PST 티타늄 알루미늄 합금의 응용이 실현되기까지 5-10년의 시간이 필요하다. 정보출처 : http://digitalpaper.stdaily.com/http_www.kjrb.com/kjrb/html/2016-06/22/content_342380.htm?div=-1 |
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