항공우주 산업의 위대한 성과는 항공우주 소재 기술의 발전과 혁신과 뗄래야 뗄 수 없는 관계에 있습니다. 전투기의 고고도, 고속, 고기동성을 위해서는 항공기 구조 소재가 충분한 강도와 강성을 확보해야 합니다. 엔진 소재는 고온 저항성을 요구하며, 고온 합금과 세라믹 기반 복합 소재가 핵심 소재입니다.

일반 강철은 300℃ 이상에서 연화되어 고온 환경에 적합하지 않습니다. 열기관 분야에서는 에너지 변환 효율을 높이기 위해 점점 더 높은 작동 온도가 요구되고 있습니다. 이에 따라 600℃ 이상의 고온에서도 안정적으로 작동하는 고온 합금이 개발되었으며, 관련 기술은 지속적으로 발전하고 있습니다.

고온 합금은 항공 엔진의 핵심 소재로, 주성분에 따라 철계 고온 합금과 니켈계 고온 합금으로 나뉩니다. 고온 합금은 항공 엔진의 초기 개발부터 사용되어 왔으며, 항공 엔진 제조에 있어 중요한 소재입니다. 엔진 성능은 고온 합금 소재의 성능에 크게 좌우됩니다. 현대 항공 엔진에서 고온 합금 소재는 엔진 전체 중량의 40~60%를 차지하며, 주로 연소실, 가이드, 터빈 블레이드, 터빈 디스크 등 4대 주요 고온부 부품에 사용됩니다. 또한, 매거진, 피스톤 링, 조제 연소실, 테일 노즐 등에도 사용됩니다.

(도표의 붉은색 부분은 고온 합금을 나타냅니다.)

니켈계 고온 합금 니켈계 고온 합금은 일반적으로 600℃ 이상의 특정 응력 조건에서 작동하며, 우수한 고온 산화 및 부식 저항성뿐만 아니라 높은 고온 강도, 크리프 강도, 내구성 강도 및 우수한 피로 저항성을 갖습니다. 주로 항공우주 및 항공 분야의 고온 환경 조건, 항공기 엔진 블레이드, 터빈 디스크, 연소실 등의 구조 부품에 사용됩니다. 니켈계 고온 합금은 제조 공정에 따라 이형 고온 합금, 주조 고온 합금 및 신형 고온 합금으로 나눌 수 있습니다.

내열합금의 가공 온도가 높아짐에 따라 합금 내 강화 원소의 함량이 증가하고 조성이 더욱 복잡해지면서, 일부 합금은 주조 상태로만 사용 가능하고 열간 가공을 통한 변형이 불가능해집니다. 더욱이, 합금 원소의 증가는 니켈계 합금의 응고 시 성분 편석을 심화시켜 조직 및 물성의 불균일성을 초래합니다.고온 합금을 생산하는 데 분말 야금 공정을 사용하면 위의 문제들을 해결할 수 있습니다.미세한 분말 입자, 빠른 냉각 속도, 편석 제거, 향상된 열간 가공성 덕분에 기존 주조 합금을 열간 가공 가능한 변형 고온 합금으로 전환할 수 있으며, 항복 강도 및 피로 특성이 향상되어 고강도 합금 생산을 위한 분말 고온 합금의 새로운 방식이 제시되었습니다.