Korean J. Met. Mater. Vol. 50, No. 9, pp. 677-684 677 DOI: 10.3365/KJMM.2012.50.9.677 알루미늄 용탕에서 Al-TiO 2 -C의 연소합성반응에 의한 in-situ Al/TiC 복합재료의 제조에 미치는 공정변수의 영향 김화정 1 ･ 이정무 1, * ･ 조영희 1 ･ 김종진 1 ･ 김수현 1 ･ 이재철 2 1 한국기계연구원 부설재료연구소 경량금속연구단 2 고려대학교 신소재공학부 Effects of Processing Parameters on the Fabrication of in-situ Al/TiC Composites by Thermally Activated Combustion Reaction Process in an Aluminium Melt using Al-TiO 2 -C Powder Mixtures Hwa-Jung Kim 1 , Jung-Moo Lee 1, * , Young-Hee Cho 1 , Jong-Jin Kim 1 , Su-Hyeon Kim 1 , and Jae-Chul Lee 2 1 Light Metals Division, Korea Institute of Materials Science, Changwon 642-831, Korea 2 Department of Materials Science and Engineering, Korea University, Seoul 136-713, Korea Abstract: A feasible way to fabricate in-situ Al/TiC composites was investigated. An elemental mixture of Al-TiO2-C pellet was directly added into an Al melt at 800-920℃ to form TiC by self-combustion reaction. The addition of CuO initiates the self-combustion reaction to form TiC in 1-2 ㎛ at the melt temperature above 850℃. Besides the CuO addition, a diluent element of excess Al plays a significant role in the TiC formation by forming a precursor phase, Al3Ti. Processing parameters such as CuO content, the amount of excess Al and the melt temperature, have affected the combustion reaction and formation of TiC, and their influences on the microstructures of in-situ Al/TiC composites are examined. (Received March 15, 2012) Keywords: composites, self-propagating synthesis, casting, X-ray diffraction, TiC 1. 서 론 1) 알루미늄 합금 기지에 SiC, Al2O3, TiC 및 TiB2와 같은 세라믹 강화재 혹은 Al3Fe, Al3Ti 등의 금속간 화합물을 혼합한 금속기지 복합재료(metal matrix com- posite, MMC)는 알루미늄 합금에 비해 우수한 특성을 가짐으로써, 우주항공 및 수송기기용 구조재료로 적 용되고 있다[1-4]. 통상적으로 MMC의 제조는 금속기지에 SiC 혹은 Al2O3 등과 같은 세라믹 강화재를 외부에서 직접 주 입하는 ex-situ 방식을 이용하여 이루어져 왔는데, 이때 기지에 분산된 강화상의 크기는 초기 기지에 첨가된 분말 입자 크기에 의해 결정되며 수 ㎛에서 수십 ㎛에 이른다[5]. ex-situ 방식으로 첨가된 세라믹상은 기지와 *Corresponding author : jmoolee@kims.re.kr Copyright 2012 The Korean Institute of Metals and Materials 의 낮은 젖음성을 가짐으로써 균일하게 분산되기 어 려우며 제조시 발생하는 계면 반응 및 계면의 오염 등은 복합재료의 기계적 특성을 저하시키기도 한다[1]. 이러한 불가피한 문제들을 해결하기 위하여 최근에는 기지 내에서 강화상을 자발적으로 생성시키는 in-situ 제조공정의 연구가 활발히 진행되고 있다. 이 방법은 모재 내에 강화상을 생성할 수 있는 원료분말을 첨가 하여 화학반응을 통해 원하는 강화상을 생성시키는 방법으로, 주로 연소합성반응을 이용하고 있다. In-situ 공정은 열역학적으로 안정한 강화상을 생성시키고 기 지/생성상 계면의 오염가능성이 적으며 화학반응을 제 어하여 조직 및 특성을 제어할 수 있을 뿐만 아니라 소재의 제조비용이 저렴하다는 장점을 가진다[3-7]. 특 히 연소합성반응은 Al, TiO2, C 등의 분말이 반응할 때 발생하는 높은 반응열을 이용하여 TiC와 Al2O3로 이루