선택적 레이저 용융법으로 제조된 Ti6Al4V 시편의 열처리가 결정구조와 화학적 조성에 미치는 영향 = The effect of heat treatment of the TI6AL4V specimen fabricated by selective laser melting method on the crystalline structure and chemical compositions

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

In this study, the Ti6Al4V specimens were fabricated using selective laser melting (SLM) method (Ti6Al4V-AS group). These specimens were performed to heat treatment at 950℃ and 550℃ using vacuum electric furnace (Ti6Al4V-HT group). The mechanical properties, metallographic shape, crystalline structure, and chemical compositions of the alloy specimens before and after heat treatment were analyzed. The Ti6Al4V-AS group showed ultimate tensile strength (UTS) and low elongation values. Acicular crystal grains were observed in metallographic image and the α'-Ti phase was dominant. After heat treatment (Ti6Al4V-HT group), the UTS was lowered and the elongation was increased. In addition, a lamellar structure in which columnar crystal grains are arranged was observed, α+β-Ti phase was formed, and crystallinity increased. As a result of analyzing the chemical composition, the Ti6Al4V-AS specimen contained a higher carbon content than the Ti6Al4V-HT specimen. This high carbon content could be related to the formation of α'-phase, high strength and low elongation of the Ti6Al4V-AS specimen. Ti6Al4V-HT specimen showed that the overall carbon content was low, but the carbon content was locally high in the α-Ti phase region. Therefore, it is necessary to control effectively the incorporation of carbon gas in the production of Ti6Al4V specimens using SLM.

국문 초록 (Abstract)

본 연구에서는 우수한 생체적합성과 부식저항성 그리고 기계적 특성을 갖는 Ti6Al4V 합금을 선택적 레이저 용융 (selective laser melting; SLM)법을 이용하여 시편을 제조하였다(Ti6Al4V-AS군). 이 시편들을 진공전기로를 이용하여 950℃와 550℃에서 열처리를 수행하였다(Ti6Al4V-HT군). 열처리 전후 합금 시편들의 기계적 특성, 금속 조직 형상, 결정구조 및 화학적 특성을 분석하였다.Ti6Al4V-AS 합금은 높은 항복강도와 낮은 연신율 값을 보여주었다. 금속 조직 이미지에서 침상의 결정립들이 관찰되었으며, 결정구조 분석 결과 α′-Ti 상이 지배적이었다. 열처리를 수행한 Ti6Al4V-HT 합금은 항복강도 값이 낮아지고 연신율은 증가하였다. 또한 주상 형의 결정립들이 배열된 층상 구조의 조직이 관찰되었으며, α+β-Ti 상이 형성되었고, 결정성은 증가하였다. 각 시편들의 화학적 조성을 분석한 결과, Ti6Al4V-AS 시편이 Ti6Al4V-HT 시편에 비하여 높은 탄소의 함량을 함유하고 있었으며, 이 탄소의 함량이 Ti6Al4V-AS 시편의 α′- 상의 형성과 높은 강도와 및 낮은 연신율에 영향을 미치는 것으로 해석되었다. Ti6Al4V-HT 시편의 경우 전체적인 탄소의 함량은 낮았지만, 국소적으로 α-상 영역에 탄소의 함량이 높았다. 따라서 SLM법을 이용한 Ti6Al4V 시편 제조 시 탄소 가스의 혼입을 효과적으로 제어할 필요가 있음을 알 수 있었다.