항공우주 산업의 위대한 업적은 항공우주 소재 기술의 발전과 혁신에서 비롯됩니다. 전투기의 고고도, 고속, 그리고 뛰어난 기동성을 위해서는 항공기 구조재가 충분한 강도와 강성 요건을 충족해야 합니다. 엔진 소재는 고온 내성 요건을 충족해야 하며, 고온 합금과 세라믹 기반 복합 소재가 핵심 소재입니다.

기존 강철은 300℃ 이상에서는 연화되어 고온 환경에 적합하지 않습니다. 더 높은 에너지 변환 효율을 추구하기 위해 열기관 동력 분야에서는 점점 더 높은 작동 온도가 요구됩니다. 600℃ 이상의 온도에서도 안정적으로 작동할 수 있는 고온 합금이 개발되었으며, 이 기술은 계속해서 발전하고 있습니다.

고온 합금은 항공우주 엔진의 핵심 소재로, 합금의 주요 원소에 따라 철 기반 고온 합금과 니켈 기반 고온 합금으로 나뉩니다. 고온 합금은 항공우주 엔진이 처음 개발된 이래로 사용되어 왔으며 항공우주 엔진 제조에 중요한 소재입니다. 엔진의 성능은 고온 합금 소재의 성능에 크게 좌우됩니다. 현대 항공우주 엔진에서 고온 합금 소재의 양은 엔진 전체 중량의 40~60%를 차지하며, 주로 연소실, 가이드, 터빈 블레이드, 터빈 디스크의 네 가지 주요 고온부 구성품에 사용되며, 이외에도 탄창, 링, 장약 연소실, 꼬리 노즐과 같은 구성품에도 사용됩니다.

(그림의 빨간색 부분은 고온 합금을 나타냅니다)

니켈 기반 고온 합금 일반적으로 600℃ 이상의 특정 응력 조건에서 작동하며, 고온 산화 및 내부식성이 우수할 뿐만 아니라 고온 강도, 크리프 강도, 내구 강도, 내피로성이 우수합니다. 주로 항공우주 및 항공 분야에서 고온 조건 하에 사용되며, 항공기 엔진 블레이드, 터빈 디스크, 연소실 등의 구조 부품에 사용됩니다. 니켈계 고온 합금은 제조 공정에 따라 변형 고온 합금, 주조 고온 합금, 신규 고온 합금으로 구분할 수 있습니다.

내열 합금의 가공 온도가 점점 높아짐에 따라, 합금 내 강화 원소의 함량이 증가하고 조성이 복잡해짐에 따라 일부 합금은 주조 상태로만 사용 가능하며 열간 가공 시 변형이 불가능합니다. 또한, 합금 원소의 증가로 인해 니켈 기반 합금은 응고 시 성분 편석이 심해져 조직 및 특성의 불균일성이 발생합니다.분말야금 공정을 사용하여 고온 합금을 생산하면 위의 문제를 해결할 수 있습니다.분말 입자가 작아 분말 냉각 속도가 빠르고 편석이 없어 열간 가공성이 향상되어 원래 주조 합금을 열간 가공 가능한 고온 합금으로 변형시키고 항복 강도와 피로 특성이 향상되어 분말 고온 합금을 생산하여 강도가 더 높은 합금을 생산하는 새로운 방식이 탄생했습니다.