변형 유기 BCC 역변태로 구현된 바이모달 결정립 분포를 가지는 다중성분계 합금에 대한 연구

Abstract

본 연구는 다중성분계 합금들에서의 단순한 열역학적 공정의 모사로 바이모달 결정립 분포를 구현함으로써, 큰 강도-연성의 trade-off 없이 강도의 향상을 목표로 한다. 본 공정은 변형 유기 체심 입방 (BCC) 구조에서 면십 입방 (FCC) 구조로의 역변태를 활용하였다. V10Cr10Fe45Co35 합금은 냉간 압연 후에 변형 유기 BCC 상과 변형된 FCC 상의 이상 미세조직을 나타낸다. 역변태 열처리 동안, 변형 유기 BCC 상은 마르텐사이트의 하부 구조들이 많은 핵생성처를 형성하기 때문에 초세립 FCC 결정립으로 돌아가는 반면에 변형된 FCC 결정립들은 재결정 및 성장으로 인해 상대적으로 조대한 결정립이 되어, 바이모달 결정립 분포를 형성하게 된다. 열처리 온도는 역변태 완료 온도에서 약간 높은 온도로 선택되었다. 위 공정을 진행 후, 본 합금은 바이모달 결정립 분포 및 준안정 초세립 FCC 결정립들의 활발한 TRIP에 의해서 전통적인 FCC계 다중성분계 합금들보다 약 2, 3배 높은, 거의 1 GPa의 항복강도에도 48000 MPa%를 넘는 뛰어난 인장강도와 연성의 조합을 보여주었다.|The present study aimed to design the simple thermo-mechanical process of multicomponent alloys, leading to an improved strength level without significant strength-ductility trade-off by fabrication of bimodal-grained distribution. The corresponding process utilized the reversion from the strain-induced body-centered-cubic (BCC) to face-centered-cubic (FCC). The V10Cr10Fe45Co35 alloy exhibited a two-phase microstructure of strain-induced BCC phase and deformed FCC phase after cold rolling. During reversion annealing, the strain-induced BCC phase reverted to ultrafine FCC grains because martensitic sub-structure produced the plentiful nucleation site, while the deformed FCC grains were recrystallized and grown to relatively coarse grains, leading to bimodal-grained distribution. The annealing temperature was selected to the temperature just above the reversion finish temperature. The corresponding alloy revealed an excellent combination of strength and ductility over 48000 MPa% even it showed two-three times higher yield strength level (nearly 1 GPa) than conventional FCC-based multicomponent alloys, most likely due to bimodal-grained distribution and active transformation-induced plasticity in metastable ultrafine FCC grains.