타이타늄합금의 전자빔용접성

Electron beam weldability of titanium alloy

  본 연구는 두께 1㎜의 냉간 압연된 CㆍP Ti 판재 및 Ti-6AI-4V합금 판재의 전자빔 용접성을 조사하였다. Ti의 산소와 친화력이 큰 특성으로 인해 진공중에서 용접이 이루어지는 전자빔 용접법을 수행하였다. 용접시 가속전압 40㎸, 빔전류 6㎃로 하였고 용접속도 0.8m/min,초점은 시편 표면위에 맞추었고 진공도는 1.5×10？⁴ Torr에서 용접하였다. CㆍP Ti 판재의 모재 인장강도는 480~500㎫, 전자빔 용접한 CㆍP Ti 판재의 인장강도도 480~500㎫로 거의 변화가 없이 용접부에서 멀리 떨어진 모재부에서 파단이 일어났다. 연신률은 모재가 38%, 용접부가 27% 정도로 저하하였다. Ti-6AI-4V합금 판재의 경우 모재의 인장강도는 1050㎫ 정도였고, 전자빔 용접된 Ti-6AI-4Y합금 판재의 인장강도 역시 1040㎫ 정도로 거의 변화없이 모재부에서 파단이 일어났으며, 연신률은 모재가 14%, 전자빔용접된 시편의 연신률이 12% 정도로 약간 낮아졌다. 용접부 성질 평가를 위해 용접금속과 열영향부의 미세조직을 광학현미경으로 관찰하고 비커스 경도시험을 수행하여 경도 분포를 관찰하였다. 실험 결과 Ti-6AI-4Y합금 판재의 전자빔용접부는 모재에서 360Hv, 용접금속과 열영향부에서 용융후 급랭으로 인한 a" 마르벤사이트의 형성으로 400~425Hv 정도의 높은 경도치를 나타내었다. 이에 비해 CㆍP Ti 판재의 용접금속에서는 80~200㎛ 정도의 비교적 큰 등축 a결정립이 관찰되었고, 열영향부에서는 모재의 15~25㎛ 정도의 미세한 a결정립이 열영향으로 인해 40~120㎛ 로 성장한 결정립을 관찰할 수 있었다. 이에 의해 CㆍP Ti 판재의 경도분포는 모재에서 180~200Hv, 용접부와 열영향부에서 160~180Hv 정도로 낮아졌다.