티타늄이란?

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티타늄이란?에 대한 보고서 자료입니다.

목차

1. 티타늄의 성질

2. 티타늄의 자원

3. 티타늄의 제조

4. 고순도 티탄, 요오드법 티탄

5. 티탄 및 티탄합금의 용해

6. 티탄 가공

7. 기계 가공

8. 티탄 및 티탄 합금의 용접

9. 종류와 특성 및 용도

10. 공정별로 본 기계 설비 및 처리

11. 단조공정과 유의점

12. 용도

본문내용

보수 기간을 단축시킨 반면 저압스팀터빈의 효율 및 수명이 향상된다.
AUTOMOTIVE (자동차 분야)
티타늄 소재는 고성능 자동차의 valves, valve spring, rocker arm, connecting rod 및 frame 같은 부품들에 이미 널리 응용되고 있다. 상업차 엔진의 train valve에 티타늄 소재를 적용함으로써 4% 에 이르는 연비향상을 이루었다는 비교결과가 입증되었다. 이런 요인으로 티타늄 valve train 부품들이 현재 몇몇 상업엔진에 응용 평가되고 있다.
CASTINGS (주조 분야)
상업적인 주조품 생산은 60연대 말부터 시작되었으며 현재의 주조기술은 가스터빈 엔진, air frame, 화학공정 및 해양관련 주요 제품에 통상적으로 적용하는 단계에 까지 성숙되었다. 주조품은 각 수요자에 접근할 수 있는 net shape기술의 가장 상업적으로 진보되고 다양함을 제공한다. 디자인의 다양성 제공은 물론 요구형태로 가공 시 야기되는 비싼 소재의 가공손실을 절감할 수 있다. 정밀 lost wax 금형이나 rammed graphite (sand) 금형시스템이 적용된다. 일반적으로 우주항공용 부품들은 별도의 금형이 필요로 하는 반면 일반 철부품을 생산키 위한 같은 금형을 때로는 티타늄 화학펌프나 밸브 부품 생산용으로 가끔 사용하기도 한다. 티타늄 주조품의 물리적 특성은 일반적으로 그 원자재의 것에 필적한다. 견고성 및 crack 저항성 등은 일반적으로 월등하며 고피로주기가 통상적으로 약간 낮은 반면 강도는 거의 같다. 70년대 말 hot isostatic pressing (HIP) 주조법의 출현으로 x-ray 검사시 통상 검색되는 주조물 내부의 수축기공 문제점을 해결할 수 있게 되었다. 이 HIP 주조 공정은 주조품 내부기공이 닫히고 diffusion bonding 되게 한다. 이에 따른 티타늄 주조품의 품질확신이 커짐과 비례하여 그 응용이 비약적으로 증가하게 되었다.
SPORTS EQUIPMENT (스포츠 분야)
티타늄 골프 샤프트, 테니스 라켓 프레임, 당구 큐 프레임, 야구 배트 및 자전거 프레임 등이 현재 Ti-3Al-2.5V 합금소재로 가공되어지고 있다. Ti-3Al-2.5V 합금은 스포츠용 소재로 적합한 특성을 갖고 있음이 입증되었다; 즉, 중량대비 고강도, 우수한 내부식성, 낮은 탄성계수 및 dampening 특성 등을 들 수 있다.
AEROSPACE (항공기 분야)
항공기 가스터빈 엔진이 단일품으로는 현재 최대의 티타늄 수요품이다. 최신 기종의 제트엔진의 경우 전체 net중량의 약 20-30%가 티타늄 합금소재로 만들어져 있다. 그 외의 티타늄 사용부품으로는 blade, disc 또는 hub, inlet guide vane 및 케이스 등을 들 수 있다. 티타늄은 590˚C 정도까지의 온도에서 운전되는 엔진부품의 가장 보편적인 소재로 선택되고 있다.
AIRFRAME (항공기체 분야)
민간용 및 군사용 항공기체 분야에서 티타늄 합금소재는 알루미늄, 니켈 및 철합금 소재 등에 효율적으로 경쟁하고 있다. 예를 들면, 전체 티타늄 소재로 된 SR 71은 아직도 모든 항속 및 고도 기록기를 장악하고 있다. 또한 항공기체 구조의 전 분야에 걸쳐 적용되고 있다; 즉, 거대하고 높은 압력을 받는 단조된 날개구조물들, 랜딩기어 부품들, 주요 소형 볼트류, 스프링류 그리고 수압 tubing 등을 들 수 있다. 항공기체나 엔진용으로 티타늄 소재가 선택되는 근거로는 티타늄의 대표적인 특성인 중량대비 고강도로 인한 동체중량 감소효과 및 타 구조물소재와 비교되는 탁월한 내부식성을 들 수 있겠다.
SPACE (우주항공 분야)
초기 Mercury 및 Apollo 우주선에서부터 널리 적용되기 시작한 티타늄 소재는 군사용 및 NASA 우주계획에 광범위하게 공헌해 오고 있다. 유인우주선의 경우 티타늄 합금은 solid rocket booster case, guidance control pressure vessel 그리고 기타 저 중량 및 소재의 신뢰성이 요구되는 다양한 부품들에 넓게 적용되고 있다.
NUCLEAR WASTE STORAGE (방사성 폐기물 처리 분야)
방사성 폐기물은 반드시 수백 년 간 안전하게 폐기저장 되어야 한다. 티타늄은 자연 발생되는 방사성 유동액에 높은 저항성을 가지고 있어 방사폐기물처리 다층방벽시스템에 최우선적으로 추천되고 있다.
THICK SECTION TITANIUM (중량물 분야)
중량물은 대게 100mm(t) 이상의 단조 또는 압연두께의 가공물을 말한다. 티타늄 합금소재는 중량가공이 요구되는 항공기체 부품 및 PWA나 GE사의 고속 우회로 제트엔진용 fan disk 그리고 단조된 Sikorsky 헬리콥터 회전익등과 같은 회전체 부품에 성공적으로 사용되고 있다. 관련 주요 기본적인 티타늄 합금으로는 Ti-6Al-4V (annealed 또는 solution treated &over aged); 유사 베타합금 Ti-5Al-2Sn-2Zr-4M0-4Cr 및 Ti-6Al-2Sn-4Zr-6Mo (solution treated aged); 베타합금 Ti-13V-11Cr-3Al 및 Ti-3Al-8V-6Cr-4Mo-4Zr (solution treated aged) 를 들 수 있다. 현재까지 가장 많이 중량품이 적용된 단일사업으로는 Ti-13V-11Cr-3Al 합금을 사용한 SR-71 Blackbird로 나타나 있다. 이 사업에서 Lockheed 기술진들은 티타늄합금 선택의 이유로 운전온도를 견딜 수 있는 소재로는 티타늄과 스텐레스나 Ti-13V-11Cr-3Al 합금의 중량은 평방인치당 스텐레스의 절반정도인 반면 최고 강도는 스텐레스와 거의 같은 점을 기술하고 있다. 만약 통상적인 가공기술을 적용했다면 Ti-13V-11Cr-3Al을 필요로 한 부품은 거의 몇 가지 되지도 않았을 것이다. 티타늄 합금은 조직피로 및 분열에 우수한 견고성이 있어 중량물 전 두께에 걸쳐 (두께100mm-150mm는 물론 200mm 까지) 균일성을 유지하기 때문에 이런 중량물에 스텐레스 등 철합금소재 대비 우수한 대체소재로 유용하게 활용되고 있다.
티타늄을 이용한 제품들

키워드

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