Abstract
To improve the ductility of $A1_3Hf$ intermetallics, which are the potential high temperature structural materials, the mechanical alloying behavior. the effect of Cu addition on the $Ll_2$ phase formation and the behavior of vacuum hot-pressed consolidation were investigated. During the mechanical alloying by SPEX mill, the $Ll_2 A1_3Hf$ intermetallics with the grain size of 7~8nm was formed after 6 hours of milling in Al-25at.%Hf system. The $Ll_2$ Phase of Al_3Hf$ intermetallics with the addition of 12.5at.%Cu, similar to that of the binary Al-25at.% Hf, was formed, but the milling time necessary for the formationof the $Ll_2$ phase was delayed form 6 hours to 10 hours. The lattice parameter of ternary $Ll_2(Al+Cu)_3Hf$ intermetallics decreased with the increase of Cu content. The onset temperature of $Ll_2$ to $D0_{23}$ phase in $Al_3Hf$ intermetallics was around 38$0^{\circ}C$, the temperature upon completion varied from 48$0^{\circ}C$ to 5$50^{\circ}C$ as the annealing time. The onset temperature of $Ll_2$ to $D0_{23}$ phase transformation in $(Al+ Cu)_3Hf$ intermetallics increased with the amount of Cu and the highest onset temperature of $700^{\circ}C$ was achieved by the Cu addition of 10at.%. The relative density increased from 89% to 90% with the Cu addition of 10at.% in $Al_3Hf$ intermetallics hot-pressed in vacuum under 750MPa at 40$0^{\circ}C$ for 3 hours. The relative density of 92.5% was achieved without the phase transformation and the grain growth as the consolidation temperature increased from 40$0^{\circ}C$ to 50$0^{\circ}C$ in $(Al+Cu)_3Hf$ intermetallics hot-pressed in vacuum under 750MPa for 3 hours.
고온구조용 재료로 사용이 기대되는 $Al_3$Hf금속간 화합물의 단점인 낮은 연성을 개선하기 위하여 SPEX mill을 이용한 기계적 합금화 과정에서의$ Ll_2$상 생성거동과 이에 미치는 제3원소의 영향, 그리고 이들 금속간 화합물의 진공열간 압축성형 거동을 조사하였다. Al과 Hf 혼합분말을 기계적 합금화한 결과에 따르면 6시간 milling후에 $L_2$Hf 금속간 화합물이 생성되었으며, 이때 결정립 크기가 7~8nm 정도인 nanocrystalline이 형성되었다. Cu를 첨가한 경우에는 10시간 milling 후에 2원계와 동일한 $Ll_2$구조의 금속간 화합물이 생성되었으며, 격자상수는 Cu의 함량이 증가함에 따라 감소하였다. 2원계 $Al_3$Hf 금속간 화합물의 경우에 $Ll_2$상에서 $D0_{23}$ 상으로의 변태 시작온도는 $380^{\circ}C$ 정도였으며, 변태 종료온도는 열처리시간에 따라 $480^{\circ}C$에서 $550^{\circ}C$ 정도를 나타내었다. Cu 함량이 증가함에 따라 변태 시작온도는 상승하였으며 10at.%의 Cu 첨가는 변태 시작온도를 $700^{\circ}C$까지 상승시켰다. 2원계 Al-25at.%Hf 혼합분말의 VHP 성형시 750MPa, $400^{\circ}C$, 3시간에서 약 89%의 비이론 밀도를 얻을 수 있었다. 같은 온도에서 Cu를 10at.% 첨가한 경우의 VHP 성형시 90%정도의 비이론 밀도를 보여 2원계 $A1_3$Hf보다 성형성이 약간 증가하는 것을 볼 수 있었으며, 성형온도를 $500^{\circ}C$로 증가시킨 경우에는$ Ll_2$상에서 $D0_{23}$상으로의 상변화나 결정립의 증가없이 약 92.5%의 비이론 밀도를 얻을 수 있었다.
