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자동화된 전자현미경을 활용한 압연강재의 금속 및 비금속 게재물 분석

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작성자 한국입자분석연구소 댓글 0건 조회 32회 작성일 25-01-07 14:27

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자동화된 전자현미경을 활용한 압연강재의 금속 및 비금속 게재물 분석


고용규1*, 손지현1, 이유나2, 허영규2, 홍나림2, 이창훈2,  김근수2

1()한국입자분석연구소Application LAB, PKoLAB.LLC

2호서대학교 신소재공학과

 E-Mail : kyk@pkolab.com



서론

지난 수십 년간 압연강재에 대한 재료의 이해와 발전은 급격히 진행되었으나, 여전히 내부에 존재하는 산화물, 질화물, 황화물계 비금속 게재물로 인한 강재의 연성 및 충격, 열화, 적열-청열 취성, 담금질 경화성의 열화 등의 문제로 어려움을 겪고 있다. 금속, 비금속 게재물은 일반적으로 광학현미경을 이용하여 형상에 관한 분석을 연구자들이 직접 측정하고 있으며, 동시에 성분을 알 수 없어 추가적으로 다른 연구장비를 사용해야하는 번거러움에 대량 생산되는 제품의 전수 또는 추출 검사에 많은 시간과 비용이 들고 있다.

이러한 문제를 보완하기 위해 자동화된 전자현미경(Phenom ParticleX Steel)을 사용하여 게재물의 크기, 형태 및 성분을 자동으로 측정하고 ASTM E2142GB/T 30384 등 표준에 따라  분류하는 방법이 주목받고 있다. 본 연구에서는 자동화 전자현미경을 이용하여 압연강재의 게재물검사를 효율적으로 수행하고 높은 정확성과 일관성을 보장하는 분석 방법을 제안하였다.



연구 필요성


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▪ 나노미터급 이상의 미세조직 관찰의 필요성 증대

▪ 미량의 게재물 성분 검출 필요(PPM, PPB 단위의 미량 검출)

분석 시간의 단축 및 재현성 필요

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Full Automated SEM-EDS로 구성하여 게재물 검사의 정확성과 고도의 효율성을 향상



실험 방법


1. 시료 전처리

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2. 자동화 분석 원리

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3. 측정 조건

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결과 & 고찰


a) 금속내 게재물 형상

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                 Lamination MnS / MnO / CaO                                                                       Agglomerated Al2O3

그림게재물 조성 별 형상 이미지.


b) 분류된 게재물 사이즈 및 성분 분포

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그림분류별 게재물 분포 및 형상 결과(Dmax, ECD, Aspect ratio, Area)


주조 로에서의 1차 가열에서는 경시적으로 개재물 조성이 변화한다.

내재성 개재물은 주로 질소, 산소, 인, 황과 같은 비금속 원소를 포함한다.

산화물 개재물의 조성은 주로 산화알루미늄(알루미나 또는 알루미네이트) 또는 산화규소(실리카 또는 실리케이트)를 기반으로 하는 복합물인 2원, 3원 및 4원 화합물을 포함한다.

외래성 개재물은 외부 오염 물질의 포획으로 슬래그, 드로스, 플럭스 잔류물 및 성형 재료 조각이 포함한다.


c) 3성분계 상태도

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그림공정별 3성분계 결과(연속주조/열처리).