고엔트로피 합금에 여러 번의 진공 및 아르곤 순환이 필요한 이유? 최고의 순도 및 화학적 정밀도 달성!

고엔트로피 합금의 정확한 화학 조성을 보장하기 위해 여러 번의 진공 및 초순도 아르곤 충전 순환을 수행하는 것은 필수적입니다. 이 엄격한 공정은 가열 공정이 시작되기 전에 잔류 공기와 습기를 체계적으로 제거하고 반응성 대기 가스를 불활성 보호막으로 대체합니다.

고온 용융은 활성 금속을 급격한 산화에 매우 취약하게 만듭니다. 챔버를 진공과 아르곤으로 반복적으로 퍼지하는 것은 오염 물질을 제거하고 반응성 원소의 손실을 방지하며 의도된 다성분 설계를 유지하는 유일한 신뢰할 수 있는 방법입니다.

깨끗한 용융 환경 조성

표준 용광로 챔버 내부의 공기에는 자연적으로 산소와 습기가 포함되어 있습니다. 이는 고성능 합금을 망칠 수 있는 오염 물질입니다.

단일 진공 순환만으로는 챔버 벽에서 모든 흡착된 가스 분자를 제거하기에 충분하지 않은 경우가 많습니다. 여러 번의 순환을 수행함으로써 이러한 잔류 가스를 점진적으로 희석하고 추출합니다.

진공으로 공기를 제거한 후 챔버는 초순도 아르곤으로 다시 채워집니다.

아르곤은 불활성 가스로, 극도로 높은 온도에서도 금속 원소와 반응하지 않습니다. 이는 원료 물질을 감싸는 안전하고 중립적인 "대기"를 만듭니다.

고엔트로피 합금에는 종종 활성 금속 원소(예: 크롬)가 포함됩니다.

이러한 원소는 화학적으로 공격적이며 산소에 대한 친화력이 높습니다. 고온 용융 공정 중에 산소가 존재하면 이러한 금속은 합금 매트릭스로 통합되는 대신 즉시 반응하여 산화물(슬래그)을 형성합니다.

고엔트로피 합금의 기본 전제는 특정 다성분 설계입니다.

크롬과 같은 활성 원소가 산화로 인해 손실되면 최종 화학 조성이 설계에서 벗어납니다. 여러 번의 퍼지 순환은 원소가 금속 상태로 유지되고 올바르게 혼합되도록 하여 최종 제품의 화학적 정확성을 보장합니다.

진공을 한 번만 당기면 충분하다고 가정하는 것은 흔한 함정입니다.

그러나 "가상 누출"(미세 균열에 갇힌 가스 또는 벽에서 방출되는 흡착된 습기)은 가열되면서 챔버를 오염시킬 수 있습니다. 이러한 잔류물을 희석하기 위한 여러 번의 퍼지 순환 없이는 재료의 구조적 무결성을 손상시키는 저품질 대기를 만들 위험이 있습니다.

충분히 낮은 산소 부분압을 달성하지 못하면 개재물 형성이 발생합니다.

이러한 산화물 개재물은 합금 내에서 결함 역할을 합니다. 이는 기계적 특성을 심각하게 저하시키고 예상되는 상 구조를 변경하여 실험이나 생산 실행을 사실상 망칠 수 있습니다.

성공적인 용융을 달성하려면 시간과 순도 요구 사항의 균형을 맞춰야 합니다.

화학적 정밀도가 주요 초점인 경우: 고진공으로 최소 3-4회 진공 순환 후 아르곤으로 다시 채워 활성 원소의 손실이 없도록 하십시오.
재료 순도가 주요 초점인 경우: 일반 산업용 아르곤의 미량 불순물조차도 매우 민감한 활성 금속과 반응할 수 있으므로 초순도 등급 아르곤 사용을 우선시하십시오.

고엔트로피 합금의 무결성은 용융이 시작되기 전에 결정됩니다.

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Laurent Peltier, Jérome Slowensky. Design of Multiphase Compositionally Complex Alloys for Enhanced Hardness at Elevated Temperatures and Machinability: Comparative Study with Inconel 718. DOI: 10.1002/adem.202501146

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