전자빔 PBF β-Ti21S 소결 최적화

낮은 영률, 우수한 내산화성, 크리프 강도 및 높은 생체 적합성을 지닌 준안정 β상 Ti21S 티타늄 합금은 항공우주 및 생체 의학 분야에서 잠재력이 크지만, 전자빔 기반 분말 베드 융합(PBF-EB) 적층 제조 공정에서의 활용은 제한적입니다. PBF-EB 공정의 핵심은 예열 중 발생하는 소결 현상으로, 이는 분말 거동, 열 방출 및 부품 품질에 큰 영향을 미칩니다. 소결이 불충분하면 에너지 방출 불량과 전하 축적을 초래하고, 과도한 소결은 분말 재활용성을 저하시킵니다. 본 연구는 Ti21S의 PBF-EB 예열 단계를 최적화하기 위한 소결 조건을 탐구했습니다. 400°C에서 700°C 범위에서 온도에 따른 분말 소결 영향을 예비적으로 스크리닝하기 위해 열중량 분석(TG) 장비를 제어된 열처리 시스템으로 활용했습니다. 동시에 PBF-EB 장비를 사용하여 소결 거동을 평가하는 실험을 진행했습니다. 소결 정도는 주사전자현미경(SEM)으로 분석했으며, 분말 재활용성은 신규 분말과 재사용 분말의 형태 및 유동성을 비교하여 평가했습니다. 연구 결과, 기존 열처리와 PBF-EB 예열은 서로 다른 소결 반응을 보였습니다. 이는 전자빔 가열과 관련된 국부적이고 빠른 에너지 증착 때문으로 추정됩니다. 그럼에도 불구하고, 제어된 열처리는 후속 PBF-EB 최적화를 위한 온도 범위를 식별하는 예비 스크리닝 방법으로 유용할 수 있음을 시사합니다. 이 연구는 Ti21S 합금의 PBF-EB 공정 적용을 확대하는 데 기여할 것입니다.