POSTECH 김형섭 교수팀, 나노 스케일 플라즈마 질화법 개발
특수합금 인장강도 74.6MPa 증가, 균일 연신율은 7.9% 향상
특수합금 인장강도 74.6MPa 증가, 균일 연신율은 7.9% 향상
[파이낸셜뉴스] 포항공과대학교(POSTECH) 신소재공학과 김형섭 교수팀은 금속의 강도와 연성을 동시에 높일 수 있는 기술을 개발했다고 4일 밝혔다. 이 기술은 나노 스케일 플라즈마 질화법으로 스마트폰에 보호필름을 붙이듯 금속 표면에 질소가 나노미터(nm) 규모로 스며들게 하는 방법이다.
연구진이 실제 고엔트로피 합금과 스테인리스 304에 이 기술을 적용해 금속 성능을 실험했다. 그결과 5가지 이상의 금속이 섞인 고엔트로피 합금은 잡아당겼을 때 파괴되기 직전까지 견딜 수 있는 인장 강도가 74.6MPa나 증가했다. 또한 금속이 균일하게 늘어나는 균일 연신율은 7.9% 향상됐다.
김형섭 교수는 "새로운 플라즈마 질화법은 기존 기술과 다르게 재료가 갑자기 부서지는 일 없이 튼튼하게 만들어져 균일한 성능을 제공하고, 후처리 공정없이 바로 산업에 적용할 수 있다"고 말했다. 그러면서 "이를통해 항공과 자동차 산업에 있어 더 안전한 금속 후처리 방법들이 등장할 것"이라고 덧붙였다.
연구진은 이 기술을 적용하기 위해 진공챔버에 금속을 넣고 질소와 수소 기체를 주입했다. 이후 전기 에너지를 가해 400도 이하의 플라즈마가 만들어진다. 이렇게 하면 플라즈마 내의 질소 이온들이 금속 표면에 약 300nm 정도 스며들어가는데 금속의 기본적인 구조나 결정 같은 재료의 특성이 변하지 않지만 강도가 증가한다.
한편, 김형섭 교수팀은 이 기술을 개발하기 위해 POSTECH 신소재공학과 이동화 교수팀과 친환경소재대학원 허윤욱 교수팀, 강원대 배터리융합공학과 정구환 교수팀, 한국재료연구원 이동준 박사와 함께 협력했으며, 그 결과물을 기계공학 분야 국제 학술지인 '국제가소성저널(International Journal of Plasticity)'에 발표했다.
monarch@fnnews.com 김만기 기자
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