와이어 기반 마찰교반 적층 제조를 통한 알루미늄 복합재 계면 결합력 강화

알루미늄 기지 복합재의 고상 적층 제조는 용융 기반 공정에서 발생하는 보강재 응집 문제를 해결하지만, 취약한 층간 결합은 여전히 중요한 제약으로 작용합니다. 본 연구에서는 이러한 문제를 해결하기 위해 와이어 기반 마찰교반 적층 제조(W-FSAM) 기술을 제안했습니다. 특히, 편심형 단일 핀 스크류 아버를 활용하여 증착된 재료의 수직 유동 혼합을 촉진함으로써 결함 없는 층간 결합을 성공적으로 달성했습니다. W-FSAM 공정으로 제조된 복합재는 TiB₂ 나노입자의 고정 효과와 동적 재결정화를 통해 평균 직경 1.18 μm의 등축정 미세 조직을 형성했습니다. 편심형 핀 도구의 강화된 교반 유동은 TiB₂ 입자를 균일하게 분산시켰습니다. 또한, 교반 핀이 이전 증착층으로 부분적으로 침투하여 층간 재료의 유동 및 혼합을 개선함으로써 야금학적 결합 강도를 향상시켰습니다. 그 결과, 종방향 402.7 ± 14.3 MPa의 인장 강도와 13.2 ± 0.5%의 연신율, 횡방향 408.8 ± 12.3 MPa의 인장 강도와 13.4 ± 0.7%의 연신율, 그리고 빌드 방향 391.2 ± 18.6 MPa의 인장 강도와 12.4 ± 0.9%의 연신율을 보이며 탁월한 기계적 등방성을 나타냈습니다. W-FSAM은 고강도-고비강도 및 준등방성 성능이 요구되는 항공우주 분야의 알루미늄 기지 복합재에 상당한 잠재력을 보여줍니다.