적층제조 Inconel 718의 상별 크리프 거동 분자동역학 해석: 기하 정규화를 통한 쌍정경계 효과 분리

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확장요약문

니켈 초내열합금(Inconel 718)은 우수한 고온 강도와 내식성을 바탕으로 고온 지속 하중과 진동 환경에 노출되는 터빈 디스크, 블레이드 등 핵심 부품에 널리 활용되며, 최근 적층제조(Additive Manufacturing)를 통해 복잡 형상의 니어 넷 쉐이프(Near-net-shape) 구현이 가능해졌다. 다만, 급속 응고 과정에서 형성되는 조밀한 쌍정경계(Twin boundary)가 각 석출상의 크리프(Creep) 거동에 미치는 영향은 실험적으로 분리하기 어려워 아직 규명되지 않았다.

본 연구에서는 적층제조 공정 모사로 얻은 쌍정 구조에 기하 정규화(Geometric Normalization) 기법으로 γ, γ′, γ″ 상을 각각 매핑하고, 분자동역학(Molecular Dynamics) 시뮬레이션으로 쌍정이 없는 대조군과 크리프 거동을 비교하였다. 그 결과 동일한 쌍정경계라도 상의 결정구조에 따라 크리프 저항에 미치는 영향이 다르게 나타났으며, 결함 거동 추적과 쌍정경계 에너지 분석을 통해 그 기원을 규명하였다. 이는 적층제조 소재의 크리프 성능 저하를 이해하기 위한 원자 단위의 이론적 근거로 활용될 것으로 기대된다.