아르곤 사용은 재료 무결성을 보존하기 위한 협상 불가능한 요구 사항입니다. 알루미늄 합금 복합 분말 및 그 수소화물은 화학적으로 반응성이 높은 물질로, 공기에 노출되면 빠르게 열화됩니다. 아르곤 가스 환경에서 볼 밀링을 수행하면 중요한 불활성 보호막이 제공되어 최종 부품으로 성형되기 전에 산소와 습기가 분말의 특성을 파괴하는 것을 방지합니다.
핵심 통찰: 볼 밀링은 열을 발생시키고 신선하고 반응성이 높은 금속 표면을 노출시켜 즉시 일반 공기 중에서 산화됩니다. 고순도 아르곤은 이러한 표면을 격리하여 취성이 있는 산화물 개재물이 형성되는 것을 방지해야 하며, 그렇지 않으면 완성된 부품의 기계적 성능이 심각하게 저하됩니다.
알루미늄 분말의 취약성
높은 화학적 민감도
알루미늄 합금은 본질적으로 대기와 반응하기 쉽습니다. 산화에 매우 민감하여 공기 중에 있는 산소 원자와 결합하려는 적극적인 경향이 있습니다.
밀링 역학의 영향
볼 밀링 공정은 이러한 민감성을 악화시킵니다. 밀링 매체가 분말에 충격을 가하면 입자가 부서지고 신선하고 산화되지 않은 표면이 노출됩니다.
이 새로 노출된 표면은 가장 반응성이 높은 상태입니다. 보호 없이는 대기 오염 물질에 대한 자석 역할을 합니다.
열 가속
밀링 과정 중 마찰은 상당한 국부적 열을 발생시킵니다. 열은 촉매 역할을 하여 분말이 산소를 흡착하고 습기와 반응하기 더 쉽게 만듭니다.
아르곤의 보호 역할
불활성 장벽 생성
고순도 아르곤은 반응성 공기를 대체하는 담요 역할을 합니다. 밀링 환경을 아르곤으로 채우면 분말을 산소와 질소로부터 효과적으로 격리할 수 있습니다.
습기 오염 차단
아르곤은 건조 산화만 막는 것이 아니라 습기 오염도 방지합니다. 공기 중의 수증기는 알루미늄 수소화물과 반응하여 복합체의 화학 조성을 변경할 수 있습니다.
기계적 성능 보존
아르곤 사용의 궁극적인 목표는 결함을 방지하는 것입니다. 산화가 발생하면 입자 표면에 단단한 산화물 층이 형성됩니다.
이러한 층은 재료 내부에 갇힌 산화물 개재물이 됩니다. 이러한 개재물은 최종 부품의 기계적 성능을 저하시키는 구조적 약점을 만듭니다.
피해야 할 일반적인 함정
저순도 가스의 위험
아르곤을 사용하는 것만으로는 충분하지 않습니다. 가스의 품질이 중요합니다. 성공을 보장하려면 고순도 아르곤을 사용해야 합니다.
표준 산업용 아르곤에는 미량의 산소나 습기가 포함될 수 있습니다. 이러한 소량이라도 고에너지 밀링 중에 노출되는 신선한 표면을 오염시키기에 충분할 수 있습니다.
잘못된 안심
밀링 용기가 닫혀 있다고 해서 분말이 안전하다고 가정하지 마십시오. 용기가 아르곤으로 채워진 글로브 박스 내에서 밀봉되지 않았거나 올바르게 퍼지되지 않았다면, 용기 내부의 갇힌 공기가 밀링 중에 분말을 산화시킬 것입니다.
공정 무결성 보장
알루미늄 합금 복합체의 성능을 극대화하려면 작업 흐름에 이러한 원칙을 적용하십시오.
- 기계적 강도가 주요 초점인 경우: 고순도 아르곤을 사용하여 응력 집중원으로 작용하고 부품의 조기 파손을 초래하는 산화물 개재물을 엄격하게 방지하십시오.
- 화학적 안정성이 주요 초점인 경우: 밀링뿐만 아니라 전체 취급 공정이 아르곤 하에서 수행되도록 하여 민감한 수소화물 분말의 습기 흡수를 방지하십시오.
밀링 중 대기 제어는 원료 분말이 고성능 최종 제품에 필요한 특성을 유지하도록 보장하는 가장 중요한 단계입니다.
요약 표:
| 특징 | 일반 공기에서의 위험 | 아르곤 환경의 이점 |
|---|---|---|
| 표면 반응성 | 신선한 표면의 즉각적인 산화 | 반응성 표면에 대한 불활성 차폐 제공 |
| 열 영향 | 열이 화학적 열화를 가속화 | 열 촉매 대기 반응 방지 |
| 재료 순도 | 취성이 있는 산화물 개재물 형성 | 높은 화학적 및 구조적 순도 유지 |
| 습도 제어 | 습기/수소화물과의 반응 | 습기 흡수 및 오염 차단 |
| 기계적 품질 | 구조적 약점 및 부품 파손 | 최종 부품의 최고 기계적 성능 보장 |
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참고문헌
- Zhiheng Shu, Yunzhong Liu. Microstructure and Mechanical Properties of a Novel Al-Mg-Sc-Ti Alloy Fabricated by Laser Powder Bed Fusion. DOI: 10.3390/ma17030686
이 문서는 다음의 기술 정보도 기반으로 합니다 Kintek Furnace 지식 베이스 .
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