소재강국 실현을 위한 FRONTIER. 재료 전문 종합연구기관.

금속재료연구본부

금속재료연구본부

실장 홍재근

연구실 소개

타이타늄연구실은 합금 설계와 함께 저비용 고성능을 구현할 수 있는 타이타늄과 고융점 금속소재의 공정 기술을 개발하고 있다. 최근에는 “고감도 플렉서블 타이타늄”과 “나노구조 초특성 타이타늄”의 개발을 통하여 구조용 부품뿐만 아니라 IT, 바이오산업 등의 기능성 핵심부품에 적용하기 위한 연구를 집중적으로 수행하고 있다.

055-280-3402

주요 실적

2017 타이타늄 기술교류회 개최 (2017/06/15~17, 산/학/연 관계자 100여명 참석)
2017 대한금속재료학회 타이타늄 분과 창설 및 타이타늄 심포지엄
“치과 교정용 타이타늄 형상기억합금의 열처리 기술” 기술이전 (390,000,000원)
타이타늄관련 연구 SCI급 논문 18건, 국내·외 특허 출원 및 등록 21건

주요 연구분야

타이타늄 합금 설계 기술
진공기술기반 타이타늄 합금 특수용해 및 주조 기술
타이타늄 합금 소성가공 및 가공열처리 설계 기술
타이타늄 합금 판재 압연 및 성형품 제조기술 개발
고기능성 타이타늄 신합금 설계 및 제조 기술
Ti기 형상기억합금 및 저탄성 타이타늄합금 제품화 기술
벌크비정질 신합금 설계 및 응용 기술
고엔트로피합금 신합금 설계 및 응용 기술
타이타늄합금 분말 제조 및 응용 기술
타이타늄 합금용 특수금속(Ta, Nb, V etc.) 신제련 기술

향후 연구계획

  • 강도 1400MPa, 연신율 12% 이상 초고강도 타이타늄 신합금 개발
  • 광폭 초미세결정립 타이타늄 판재 제조기술 개발
  • 3D 프린팅용 타이타늄 소재 및 응용기술 개발
  • Cold Hearth 기반 저비용 고청정 Ti 합금 슬래브 제조 및 가공기술 개발
  • 벌크비정질합금 및 고엔트로피합금 신합금 설계 및 응용 기술 개발

연구개발 추진실적

에너지 플랜트용 저가·고강도 타이타늄합금 개발

[과제 소개]

  • 기존 상용합금에 비하여 저가이면서 우수한 기계적 특성을 갖는 Lean 타이타늄합금 설계 및 제반 가공·성형기술 개발을 통한 에너지 플랜트 부품 (Last Stage Bucket, LSB)에 적용하기 위한 연구

[기술개발 내용 및 특징, 성과]

  • 전자상태 계산법을 이용한 발전터빈용 고강도 저가 타이타늄 신합금 설계기술 개발
  • 열역학계산을 이용한 중간재 제조 공정 최적화기술 개발
  • 저가·고강도 타이타늄 신합금 용해 기술개발
  • 개발 합금을 활용한 발전터빈용 부품 시제 제작
  • 국내 에너지 플랜트 산업 유관 기업들과 협력연구 추진
기존 Ti합금 대비 기계적 특성 및 원소단가
개발합금 부품적용 시제품

경량 고온 타이타늄합금 개발

[과제 소개]

  • 자동차 터보차져 엔진, 항공기 가스터빈 엔진 및 발전용 터빈 등의 성능 및 안정성을 향상시키기 위하여 고온부품에 사용되고 있는 내열소재를 경량 고온 소재인 TiAl계 금속간화합물로 대체하기 위한 합금 개발 연구

[기술개발 내용 및 특징, 성과]

  • 외산소재 대비 상온 및 고온강도, 내산화성, 주조성 등이 우수한 TiAl-Nb-Cr-Si-C계 신합금 개발
  • TiAl 신합금 미국 특허출원 (945820) 및 일본 특허 등록 (5902142)
  • 기술 자문 2건 (천지산업) 및 국내 타이타늄 용해/주조 업체들과 기술이전 추진
  • 관련 과제 도출 3건 (국방핵심기술, 산업핵심 품목지정형, 연구재단 기초연구사업)
TiAl 합금을 적용한 자동차 터보차져 휠 및 TiAl 신합금의 고온물성

다양한 형상의 비정질합금 판재 및 3차원 형상의 박판 제조 공정 기술 개발

[과제 소개]

  • 진공 감압 주조 공정을 통해 내부 결함이 전혀 없는 비정질합금 판재를 제조할 수 있는 기술과, 진공 블로우 성형을 통해 비정질합금 박판에 3차원 형상을 부여할 수 있는 기술 확보

[기술개발 내용 및 특징, 성과]

  • 내부 결함이 전혀 없고 표면의 광택 효과가 뚜렷한 비정질합금 판재 주조기술 확보 (두께 2mm 내외 x 길이 수십 mm)
  • 비정질합금 박판에 3차원 형상을 부여할 수 있는 진공 블로우 성형 장치 및 기술 확보 (두께 수십-수백 ㎛, 전자기기 외장재 제조 기술 등에 활용)
  • 국내특허 등록 3건, 출원 5건 및 국외특허(PCT) 5건 출원 완료. 기술 이전 추진 중
블로우 성형 장치 및 성형품
비정질합금 주조품 및 내부결함 투시도

연구개발 성공사례

생체의료용 금속소재의 미세튜브 제조기술 개발

[과제 정보]

  • 연구책임자 : 염종택 박사
  • 전화 : 055)280-3385
  • E-mail : 이메일 확인
  • 연구기간/비용 : 12.06.01~17.08.31 / 6,600,000천원
  • 참여기관 : 한국과학기술연구원, 재료연구소, 한국생산기술연구원, 삼화스틸(주), 한국진공야금, CG바이오, 전남대병원

[기술의 핵심]

  • 가공열처리 조직제어 및 저비용 인발제조기술을 활용하여 외산 미세튜브대비 저가이면서 우수한 특성(인장, 피로 등)을 갖는 나노결정립 NiTi합금과 균일 미세결정립 CoCr합금 미세튜브의 제조기술 개발

[기술 개발 내용 및 특징]

  • 연속인발공정(소프트 맨드럴 공법)을 활용한 저가 NiTi합금 튜브제조기술 개발
  • 강소성가공 없이 가공열처리기술 활용 나노결정립(20-50nm) NiTi합금 제조기술 확보
  • 가공열처리기술 활용 미세 균일 결정립을 갖는 고인성 CoCr합금 튜브제조기술 개발
나노결정립 NiTi합금, 균일 미세결정립 CoCr합금 튜브 및 외산 미세튜브와 특성비교>

[상용화 실적 및 산재권/논문실적]

  • 국내특허 등록 : 2건(10-1336922 외 1건), 국내특허 출원 : 1건(10-2016-0109071)
  • 국내외 논문 게재 : 9건, 국내외 학술회의 발표 : 14건
  • 기술이전 : 삼화스틸(주), 정액기술료 1.45억원, 경상기술료 매출액×1.0%

[기술효과 및 활용분야]

  • 전량수입에 의존해 오던 생체의료용 금속 미세튜브재의 국산화에 따른 수입 대체 효과
  • 저가이면서 우수한 금속 미세 튜브재 개발로 기존 및 신규 사용처의 수요증대