레이저-아크 하이브리드 적층 제조를 통한 TiC/Al-Cu 복합재 강화

본 연구는 고출력 레이저-아크 하이브리드 적층 제조(LAHAM-SPF) 공정을 활용하여 TiC/Al-Cu 복합재를 성공적으로 제작했습니다. 공정 최적화를 통해 TiC 입자의 효율적인 도입과 안정적인 증착을 달성했으며, 하이브리드 용융 풀 내 TiC 입자의 거동, 응고 특성, 그리고 미세구조-물성 관계를 체계적으로 분석했습니다. 고출력 레이저-아크 하이브리드 열장에서 초기 첨가된 조대한 TiC 입자는 부분적으로 용해된 후 재석출되어, 잔류 TiC 입자, 미세한 재석출 TiC p /TiC w 및 Al₃(Ti,Zr) 상으로 구성된 다단계 강화 구조를 형성했습니다. 이 구조는 용융 풀의 응고 거동을 효과적으로 조절하여 α-Al의 이종 핵생성 장벽을 낮추고, Cu 편석 및 연속적인 입계 θ-Al₂Cu 공정망 형성을 억제했습니다. 이러한 미세구조 변화는 복합재의 기계적 특성을 크게 향상시켰습니다. 전위 증식, 결정립 미세화, Orowan 강화 및 하중 전달의 시너지 효과로 인해, 인장 강도는 Al-Cu 기지의 267.1 MPa에서 복합재의 310.8 MPa로 증가했습니다. 또한, 상온 및 고온에서 복합재의 내마모성이 현저히 개선되어 평균 마모율이 약 88~97% 감소했습니다. LAHAM-SPF는 세라믹 입자 강화 Al 복합재의 고품질 제조 및 다단계 강화 구조 구축을 위한 새로운 경로를 제시합니다. 이는 하이브리드 열원 조건에서의 미세구조 진화 및 종합적인 성능 조절에 대한 새로운 통찰력을 제공합니다.