WO2016104878A1 - 탄탈륨의 미세조직 및 집합조직 제어방법 - Google Patents

탄탈륨의 미세조직 및 집합조직 제어방법 Download PDF

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WO2016104878A1
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tantalum
forging
billet
tantalum billet
strain
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이성
양성호
이성호
정효태
조유연
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국방과학연구소
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22F—CHANGING THE PHYSICAL STRUCTURE OF NON-FERROUS METALS AND NON-FERROUS ALLOYS
    • C22F1/00—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working
    • C22F1/16—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working of other metals or alloys based thereon
    • C22F1/18—High-melting or refractory metals or alloys based thereon
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21J—FORGING; HAMMERING; PRESSING METAL; RIVETING; FORGE FURNACES
    • B21J5/00—Methods for forging, hammering, or pressing; Special equipment or accessories therefor
    • B21J5/06—Methods for forging, hammering, or pressing; Special equipment or accessories therefor for performing particular operations
    • B21J5/08—Upsetting

Definitions

  • the present invention relates to a method for controlling the microstructure and texture of tantalum.
  • the present invention relates to a method for controlling the microstructure of tantalum to a uniform and fine size.
  • the present invention relates to a method of controlling the texture of tantalum to orient the crystal plane desired by the user.
  • the microstructure and texture of the metal material have a great influence on the properties of the metal.
  • a method for controlling the microstructure and the texture of the metal material a method of applying plastic deformation to the metal material or adding heat treatment may be used. By controlling the structure of the metal material through plastic deformation and heat treatment, the properties of the metal material can be improved.
  • Tantalum is a metal having a melting point of 2996 ° C and a density of 16.6 g / cm 3 . Tantalum has excellent mechanical and physical characteristics such as high charge amount, low resistance temperature coefficient, ductility and corrosion resistance. Due to its excellent mechanical and physical properties, tantalum is a metal that is widely used throughout the industries of electricity, electronics, machinery, chemicals, medical, as well as space and military. In particular, research is being carried out to apply tantalum as a material of the explosive penetration liner in military applications. It is known that controlling the microstructure and texture of tantalum is essential in order to improve the penetration force of the explosion-molding through.
  • the present invention is to provide a method for controlling the microstructure and texture of tantalum.
  • the present invention is to provide a method for controlling the microstructure of tantalum so that tantalum has a grain size of 50 ⁇ m or less.
  • the present invention aims to provide a method of controlling the crystallographic direction of tantalum in a disordered distribution such that all crystal surfaces of tantalum are oriented almost equally in a direction parallel to the tantalum plate surface.
  • the present invention provides a method for selectively controlling the texture of tantalum so that at least one of the ⁇ 111 ⁇ crystal plane, the ⁇ 100 ⁇ crystal plane and the ⁇ 110 ⁇ crystal plane is preferentially oriented in a direction parallel to the tantalum plate plane. It is for.
  • a method for controlling the microstructure and texture of tantalum includes: cold working tantalum billets having a rectangular pillar shape; And performing cold rolling a plurality of times, wherein the cold working comprises: an upset forging for pressurizing two surfaces of the tantalum billet to be close to each other and a return forging for restoring the tantalum billet to its original shape.
  • a first forging step of performing the billet a plurality of times in different directions;
  • the upset forging may be performed by limiting the first direction deformation of the tantalum billet based on the first to third directions perpendicular to each other, and setting the second direction strain. It can be carried out by pressing the surface of the tantalum billet along the direction.
  • the upset forging is performed in a first base mold and a first press mold, wherein the first base mold is deformed to abut the surfaces of the tantalum billet facing the first direction so as to limit the first direction plastic deformation of the tantalum billet. Limiting faces; And strain setting surfaces spaced apart from faces of the tantalum billets facing the second direction to set strains of the tantalum billets, wherein the first pressing mold presses the faces of the tantalum billets facing the third direction. Can be done.
  • the return forging of the first forging step limits the first direction deformation of the tantalum billet and sets the third direction strain rate based on the first to third directions perpendicular to each other. In one state, it may be carried out by pressing the surface of the tantalum billet along the second direction.
  • the return forging of the first forging step is performed in a second base mold and a second press mold, wherein the second base mold has a tantalum billet facing the first direction so as to limit plastic deformation in the first direction of the tantalum billet.
  • Deformation limiting surfaces that abut surfaces; Strain setting surfaces spaced apart from faces of the tantalum billet facing the third direction to set the strain of the tantalum billet; And a bottom surface, together with the deformation limiting surfaces and the strain setting surfaces, to form a receiving portion corresponding to the original shape of the tantalum billet, wherein the second pressing mold has a tantalum billet facing the second direction. It may be made to press one side.
  • the wedge forging limits strain in one direction of the tantalum billet, and strains in a direction in which two corners positioned diagonally to each other among four corners parallel to the one direction are spaced apart from each other. In the set state, it can be carried out by pressing the remaining two corners in a direction closer to each other.
  • the wedge forging may deform the two edges spaced apart from each other to the surface to plastically deform the tantalum billet into an octahedron.
  • the wedge forging is performed in a third base mold and a third press mold, wherein the third base mold has a deformation limiting surface which is in contact with the surfaces of the tantalum billet facing the one direction so as to limit the one-way plastic deformation of the tantalum billet. field; A first pressing edge configured to support an edge of the tantalum billet; First pressing slopes symmetrically inclined on both sides of the first pressing edge to set a strain of the tantalum billet; And height surfaces spaced apart from the tantalum billet to deform the tantalum billet into an octahedron, wherein the third pressing mold is configured to press an edge positioned in a diagonal direction of an edge supported by the first pressing edge. 2 pressure corners; And second pressing slopes that are symmetrically inclined on both sides of the second pressing edge to set a strain of the tantalum billet.
  • the angle between the first pressing surfaces and the angle between the second pressing surfaces may be 100 to 170 °, respectively.
  • the return forging of the second forging step limits the one-side deformation of the tantalum billet, and sets the strain in the direction away from each other by the two edges near each other by the wedge forging, the surface formed by the wedge forging. It can be carried out by pressing.
  • the return forging of the second forging step may deform two faces located on both sides of each of the corners away from each other so as to plastically deform the tantalum billet into a cube.
  • the return forging of the second forging step is performed in the fourth base mold and the fourth pressing mold, wherein the fourth base mold is formed of the tantalum billet facing the one direction to limit the one-way plastic deformation of the tantalum billet.
  • Deformation limiting surfaces abutting faces; Strain setting surfaces spaced apart from corners pressed in the forging to deform the tantalum billet into a hexahedron; And a bottom surface, together with the deformation limiting surfaces and the strain setting surfaces, to form a receiving portion corresponding to the original shape of the tantalum billet, wherein the fourth pressing mold presses the surface formed by the wedge forging. Can be done.
  • the stress relief heat treatment in the cold working step, after the first forging step or the second forging step is subjected to a stress relief heat treatment, the stress relief heat treatment is 800 ⁇ 1 minute to 5 hours It may be carried out at 1400 °C.
  • the total reduction ratio applied to the tantalum billet may be set to 50 to 99% so that the tantalum billet has a grain size of 50 ⁇ m or less. have.
  • the cold rolling may be performed after the first cold rolling to change the rolling direction, and then the next rolling may be performed after the tantalum billet is rotated each time. have.
  • the rotation angles of the tantalum billets may be the same each time.
  • the rotation angle of the tantalum billet may be set in a range of 5 to 355 °.
  • the product of the rotation angle (a °) of the tantalum billet and the number of cold rollings (r) coincides with a multiple of 360 ° (N, N is a natural number) (a °).
  • Xr 360 ° ⁇ N), it may be made to reach the target total reduction ratio.
  • the method for controlling the microstructure and texture of the tantalum may be further subjected to recrystallization heat treatment at 800 to 1400 ° C. for 1 minute to 5 hours after the cold working step.
  • the grain size of the tantalum billet is controlled to 100 ⁇ m or less, and the development distribution of the azimuth distribution function and the ultimate strength of the tantalum billet may be controlled to have an aggregate structure distribution of 3 or less.
  • the method for controlling the microstructure and texture of the tantalum may be performed by uniaxial cold forging with a thickness reduction rate of 40% or more with respect to the tantalum billet after the cold working step, followed by 1 minute.
  • Selective heat treatment may be further performed at 800-1400 ° C. for 5 hours.
  • the method for controlling the microstructure and texture of the tantalum may further be subjected to recrystallization heat treatment at 800 to 1400 ° C. for 1 minute to 5 hours after the cold rolling.
  • the tantalum billet is processed into a tantalum plate having a plate surface by performing cold rolling, and the grain size of the tantalum plate is controlled to be 50 ⁇ m or less by performing the recrystallization heat treatment, and the texture of the tantalum plate is ⁇ 111 ⁇ , At least one of the ⁇ 100 ⁇ and ⁇ 110 ⁇ may be controlled to preferentially orientate in parallel with the plate surface.
  • the present invention can control the microstructure of tantalum so that tantalum has a grain size of 50 ⁇ m or less. More preferably, the grain size of tantalum can be controlled to 25 ⁇ m.
  • the present invention can control the crystal direction of tantalum to disordered distribution.
  • the present invention can selectively control the texture of tantalum so that at least one of the ⁇ 111 ⁇ crystal plane, ⁇ 100 ⁇ crystal plane, and ⁇ 110 ⁇ crystal plane of tantalum is preferentially oriented in a direction parallel to the plate surface of tantalum.
  • FIG. 1 is a conceptual diagram of a tantalum billet to control microstructure and texture.
  • Figure 2 is a microstructure picture of tantalum billet before controlling the microstructure and texture.
  • Figure 3 is a pole figure showing the texture of the tantalum billet before controlling the microstructure and texture.
  • FIG. 4 is a flowchart of a method for controlling the microstructure and texture of tantalum according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a flow chart showing in more detail the cold working step of FIG.
  • FIG. 6 is a conceptual diagram illustrating a process of a first forging step for performing upset forging and return forging
  • FIG. 7 is a conceptual view showing a process of the second forging step for performing wedge forging and return forging.
  • FIGS. 8A and 8B are conceptual views showing a first jig for performing upset forging and tantalum billets plastically processed by the first jig;
  • 9A and 9B are conceptual views showing a second jig for performing return forging after upset forging and a tantalum billet restored to its original shape by the second jig;
  • 10A and 10B are conceptual views showing a third jig forging wedge and tantalum billets plastically processed by the third jig;
  • 11A and 11B are conceptual views showing a fourth jig for performing return forging after wedge forging and a tantalum billet restored to its original shape by the fourth jig;
  • FIG. 12 is a flowchart of a method for controlling the microstructure and texture of tantalum according to another embodiment of the present invention.
  • 13 is a microstructure photograph of tantalum after the cold working step and the first recrystallization heat treatment step.
  • 14 is a pole figure showing the texture of tantalum after the cold working step and the first recrystallization heat treatment step.
  • Figure 15 is a photograph showing the microstructure of tantalum for each embodiment after the process of the first embodiment to the fourth embodiment is completed.
  • 16 is a pole figure showing the texture of tantalum for each embodiment after the processes of the first to fourth embodiments are completed;
  • FIG. 17 is an inverse pole figure showing the texture of tantalum for each embodiment after the processes of the first to fourth embodiments are completed; FIG.
  • FIG. 1 is a conceptual diagram of a tantalum billet 10 to control microstructures and textures.
  • Tantalum is prepared into a billet of a square column shape through plastic working such as forging.
  • a square pillar means a square pillar whose base is square.
  • the quadrilateral, which is the base of the square pillar, includes trapezoids, parallelograms, rhombuses, rectangles, and squares.
  • the shape of the square pillar may vary depending on the bottom surface.
  • the rectangular tantalum billet 10 is not limited to any one shape, but the tantalum billet 10 is preferably formed of a rectangular parallelepiped or a cube.
  • Tantalum billet 10 has a width, length, and height.
  • the width, length and height of the tantalum billet are substantially perpendicular to each other.
  • Tantalum billets may be described based on first, second and third directions perpendicular to each other.
  • first direction is indicated by X
  • second direction by Y
  • third direction by Z
  • the width, length, and height of tantalum correspond to the first direction X, the second direction, and the third direction Z, respectively.
  • the tantalum billet has two faces 11 facing the first direction X, two faces 12 facing the second direction Y, and two faces 13 facing the third direction Z.
  • Tantalum billets can be divided into cubes because they have six faces in total.
  • the tantalum billet has four corners 15 parallel to the first direction X, four corners 16 parallel to the second direction Y, and four corners 17 parallel to the third direction Z.
  • the corners 15 in the first direction X are substantially parallel to each other, the corners 16 in the second direction Y are also substantially parallel to each other, and the corners 17 in the third direction Z.
  • Tantalum billets have a total of 12 corners.
  • FIG. 2 is a microstructure photograph of a tantalum billet before controlling the microstructure and texture.
  • Tantalum billets prior to controlling microstructures and textures have coarse grain sizes. Referring to FIG. 2, the scale of the microstructure photograph is shown as 200 ⁇ m. Tantalum billets before controlling microstructures and textures have grain sizes larger than 200 ⁇ m.
  • the microstructure of tantalum affects the quality of tantalum.
  • the penetration force of an explosive molding penetration may vary depending on the microstructure of tantalum constituting the liner.
  • the coarse grain size of tantalum decreases the penetration force of the explosion-molding penetration.
  • the grain size of tantalum to be obtained in the present invention is 50 ⁇ m or less. More preferably, the grain size of tantalum to be obtained in the present invention is 25 ⁇ m or less.
  • Figure 3 is a pole diagram showing the texture of tantalum billet before controlling the microstructure and texture.
  • S represents the position where the pole figure was measured in a tantalum billet.
  • the number of Levels shown to the right of the pole figure is the pole strength value that indicates the degree of orientation of the texture. If the pole strength value is 1, it means that the aggregate is not developed random tissue, the larger the pole strength value means that the stronger aggregate has developed.
  • the numbers 110, 200, and 211 displayed on the upper right of each pole figure indicate the crystal plane of the tantalum billet, and indicate that they are the pole figures of the ⁇ 110 ⁇ plane, the ⁇ 200 ⁇ plane, and the ⁇ 211 ⁇ plane, respectively.
  • the texture of tantalum affects the quality of tantalum.
  • the penetration force of an explosion-molding penetrator may vary depending on the texture of tantalum constituting the liner.
  • the heterogeneous texture of tantalum degrades the penetration of explosive penetrations.
  • flight stability of the explosion-molding penetration may vary depending on the texture of tantalum constituting the liner.
  • the heterogeneous texture of tantalum deteriorates the flight stability of explosive molding penetration.
  • the present invention is made to control the microstructure and texture of tantalum to make the coarse grain size fine, and to make the heterogeneous texture homogeneous.
  • FIG. 4 is a flowchart illustrating a method for controlling the microstructure and texture of tantalum according to an embodiment of the present invention.
  • Tantalum microstructure and texture control method is largely composed of two steps.
  • the first step is cold working tantalum billet (S100).
  • the second step is to perform a cold rolling a plurality of times for the tantalum billet (S400).
  • Cold working tantalum billet (S100) is to homogenize the initial tissue of tantalum.
  • Initial tissue refers to the state before microstructures and aggregates are controlled.
  • tantalum before controlling the microstructure and the aggregate structure has coarse grain size and heterogeneous aggregate structure.
  • the initial tissue In order to control the microstructure and texture of tantalum, the initial tissue must first be homogenized.
  • Tantalum is prepared in the form of a square pillar billet as described in FIG.
  • the tantalum billet having a square pillar shape is subjected to plastic working. Cold means that the process takes place at room temperature. Since a specific method of cold working tantalum billets prepared in a square pillar shape is described with reference to FIGS. 5 to 7, the specific method of the cold working step (S100) will be described later with reference to FIGS. 5 to 7.
  • Cold working of tantalum billets can homogenize the initial structure of tantalum. After homogenizing the initial structure, cold rolling is performed a plurality of times on tantalum billets (S400).
  • Rolling means passing tantalum billets between two rotating rolls and processing them into the shape of a plate.
  • the rolling direction of cold rolling may be carried out in a constant setting. Alternatively, cold rolling may be performed while changing the rolling direction.
  • Cold rolling in the case of changing the rolling direction can be carried out after the tantalum billet is rotated after the primary rolling before the cold rolling every time.
  • the rotational direction of the tantalum billet is set clockwise or counterclockwise. Tantalum billets are rotated only in the rotational direction set each time.
  • the rotation angles of the tantalum billets are set equal to each other each time.
  • the angle of rotation of the tantalum billet may be set in the range of 5 to 355 °.
  • the number of cold rolls of tantalum billets is determined by (1) the angle of rotation of the tantalum billets each time and (2) the total rolling reduction target set for cold rolling.
  • the angle of rotation of the tantalum billet is called a (°) and the number of cold rolling is called r.
  • the step of performing cold rolling may be achieved so as to reach the target total rolling reduction rate when the tantalum billet is rolled four times (or eight times, twelve times) while rotating 90 ° every time.
  • the first rolling is performed, the tantalum billet is rotated 90 ° (90 ° from the origin), and the second rolling is performed, and the tantalum billet is further rotated 90 ° (the origin is 180 °) as a reference, the third rolling may be performed, and the tantalum billet may be further rotated by 90 ° (270 ° from the origin) and then subjected to the fourth rolling to reach the total reduction ratio.
  • rolling is not performed. The reason is to roll uniformly in each direction.
  • the step of performing cold rolling may be made to reach the target total rolling reduction rate when the tantalum billet is rolled six times (or 12 times, 18 times %) while rotating 60 ° every time.
  • the target grain size of the tantalum billet is set to 50 ⁇ m or less.
  • the total reduction ratio applied to the tantalum billet to reach the target grain size may be set at 50% or more, and may be strictly set at 60 to 99%. It is preferable that the total reduction ratio in the step of cold rolling to make the grain size of the tantalum billet to 50 mu m is controlled to 70% or more.
  • Each rotation angle of the tantalum billet is preferably determined in the range of 60 ⁇ 90 ° in consideration of the total rolling rate and the number of cold rolling (r).
  • FIG. 5 is a flowchart illustrating the cold working step S100 of FIG. 4 in more detail.
  • 6 is a conceptual diagram illustrating a process of the first forging step S110 for performing upset forging and return forging.
  • 7 is a conceptual diagram showing a process of the second forging step (S120) for performing wedge forging and return forging.
  • the step S100 of cold working tantalum billets includes a first forging step S110 and a second forging step S120.
  • first forging step S110 upset forging and return forging are performed in different directions.
  • the different directions may be, for example, first to third directions perpendicular to each other.
  • a step S112 is performed, and a step S113 is performed to perform the third upset forging in the third direction and to perform the third return forging.
  • Upset forging refers to forging to press two sides of the tantalum billet closer to each other.
  • Return forging means forging for restoring the tantalum billet to the shape before upset forging.
  • the order of the direction of performing upset forging and return forging is arbitrary.
  • the second forging step (S120) wedge forging and return forging are performed for different directions of the tantalum billets. Specifically, the second forging step (S120), pressing the edges in any direction to perform the first wedge forging and performing the first return forging (S121), by pressing the edges of the first wedge forging and the other direction Performing secondary wedge forging and performing secondary return forging (S122), pressing the edges in a direction different from the primary and secondary wedge forging to perform wedge forging and performing forging for return (S123). do.
  • Wedge forging refers to forging that presses two parallel edges of tantalum billets closer to each other.
  • Return forging means forging which restores tantalum billet to the shape before wedge forging.
  • the order of the direction of performing wedge forging and return forging is arbitrary.
  • the first forging step S110 and the second forging step S120 may be repeated until the target total strain of the tantalum billet is reached.
  • the total strain refers to the sum of the strains applied to the strains of the tantalum billets when the first forging step S110 and the second forging step S120 are completed.
  • the strain of the tantalum billet is determined in consideration of the elongation of tantalum.
  • the pressure strain in the axial strain may be set to 10 to 70%, and is preferably set to 20 to 50%.
  • the pressure strain axial strain refers to the strain applied to the tantalum billet through one forging. If the pressure strain axial strain is lower than 20%, sufficient deformation may not occur to the interior of the tantalum billet. On the contrary, if the pressure strain in the axial strain is higher than 50%, fracture may occur in the tantalum billet.
  • the total strain is preferably set as high as possible unless breakage occurs.
  • the stress relief heat treatment may be performed after the first forging step S110 or the second forging step S120.
  • the stress relief heat treatment is intended to prevent the occurrence of cracking or tearing in consideration of the elongation of the tantalum billet.
  • the stress relief heat treatment may be performed several times.
  • the stress relief heat treatment may be performed after the first forging step S110, and the stress relief heat treatment may be repeated after the second forging step S120.
  • the stress removing heat treatment may be repeated only after the second forging step S120 without performing the stress removing heat treatment.
  • FIG. 6 shows a process of the first forging step S110 for performing upset forging and return forging.
  • Upset forging limits the deformation of the tantalum billet with respect to any one direction (for example, the first direction) of the first to third directions (X to Z) perpendicular to each other, the other direction It is performed by pressing the surface of the tantalum billet along the other direction (for example, 3rd direction) in the state which set the strain (or strain amount) of a tantalum billet with respect to (for example, 2nd direction).
  • the order in which the deformation is restricted, the direction in which the strain (or strain) is set, and the direction in which the strain is pressed may be arbitrarily selected.
  • the primary upset forging S111a restricts the deformation of the tantalum billet in the first direction X and sets the strain (or deformation amount) in the second direction Y, It is carried out by pressing the surface of the tantalum billet (F) along the three directions (Z).
  • the tantalum billet is unchanged in the first direction by the primary upset forging S111a, protrudes by a predetermined strain (or deformation amount) in the second direction, and is compressed in the third direction.
  • the tantalum billet which was a cube, is plastically deformed into a rectangular parallelepiped by primary upset forging (S111a).
  • S111a primary upset forging
  • S111b primary return forging
  • the return forgings S111b, S112b, and S113b restrict the deformation of the tantalum billet with respect to any one direction (for example, the first direction) of the first to third directions X to Z that are perpendicular to each other, and the other direction. It is performed by pressing the surface of the tantalum billet along the other direction (for example, 3rd direction) in the state which set the strain (or strain amount) of a tantalum billet with respect to (for example, 2nd direction).
  • the strain (or strain) is set to a value at which the tantalum billet is restored to the same shape as the original shape.
  • the tantalum billet is pressed in the direction protruding in the upset forging step. For example, when the tantalum billet protrudes in the third direction in the upset forging steps S111a, S112a and S113a, the surfaces of the tantalum billets facing the third direction are pressed by the return forgings S111b, S112b and S113b.
  • the primary return forging S111b restricts the deformation of the tantalum billet in the first direction X and sets the strain (or deformation amount) in the third direction Z, It is carried out by pressing the surface of the tantalum billet (F) along two directions (Y).
  • the tantalum billet is unchanged in the first direction X, protrudes by a predetermined strain (or deformation amount) in the third direction Z, and is compressed in the second direction Y.
  • the primary return forging S111b was performed while rotating the tantalum billet having completed the primary upset forging S111a by 90 °. Therefore, the surface pressed in the primary return forging S111b corresponds to the surface protruding from the primary upset forging S111a.
  • the strain (or strain) is set to a value at which the tantalum billet is restored to the same shape as the original shape.
  • the tantalum billet is restored to its original shape by the primary return forging S111b.
  • the original shape means the shape before the primary upset forging S111a.
  • the secondary upset forging S112a and the third upset forging S113a are substantially the same as the primary upset forging S111a, except in a different direction.
  • the secondary return forging (S112b) and the third return forging (S113b) are substantially the same as the primary return forging (S111b) only in a different direction.
  • Wedge forgings S121a, S122a, and S123a restrict the deformation of tantalum billets in either direction, and set the strain in a direction in which two corners located in diagonal directions are spaced out of four diagonal lines parallel to the restricted direction. In the state, it is carried out by pressing the remaining two corners in a direction closer to each other. Two corners positioned diagonally refer to two corners which are not adjacent to each other. The other two corners are also located diagonally.
  • the square pillar-shaped tantalum billets have four parallel edges. Therefore, when two corners positioned diagonally to each other are pressed, the two corners to be pressed are close to each other, and the remaining two corners which are not pressed are far from each other. Wedge forging plastically deforms two edges spaced apart from one another to plastically deform the tantalum billet into an octahedron. Accordingly, the tantalum billet is processed from the shape of a hexahedron having two sides on both sides of the edge to the shape of an octahedron having two sides on both sides of the surface.
  • Two sides are located on both sides of each corner pressed in a direction close to each other. Prior to the forging, the angle between the two sides is substantially 90 °. This angle changes obtuse by forging.
  • the range of the obtuse angle changed by the forging of the wedge may be set to about 100 to 170 °. If the obtuse angle is smaller than 100 °, the strain applied to the tantalum billet is too small, and if it is larger than 170 °, it is the same as pressing the edge to the face, so that practical wedge forging is difficult.
  • the primary wedge forging (S121a) is to limit the deformation in the first direction (X) of the tantalum billet, and in the direction of separating the two corners located in a diagonal direction among the four corners parallel to the first direction (X). In the state where the strain is set, it may be carried out by pressing the remaining two corners in a direction closer to each other.
  • the primary wedge forging (S121a) is performed, the tantalum billet is not changed in the first direction X, but the two pressurized corners are close to each other, and the two corners which are far from each other are plastically deformed to the surface.
  • the tantalum billet is transformed into an octahedron.
  • the return forgings S121b, S122b, and S123b restrict the deformation of the tantalum billet in the same direction as the direction in which the deformation is restricted in the wedge forgings S121a, S122a, and S123a, and are closer to each other by the forgings S121a, S122a, and S123a. It is implemented by pressing two surfaces formed by the forgings S121a, S122a, and S123a in a state where the strain (or deformation amount) is set in a direction away from each other. The strain (or strain) is set to a value at which the tantalum billet is restored to the same shape as the original shape before wedge forging.
  • the return forgings S121b, S122b, and S123b are spaced apart from each other by two wedge forgings S121a, S122a, and S123a in a direction away from each other, and the two surfaces positioned on both sides of each of the corners away from each other. Plastic deformation. Accordingly, the return forgings S121b, S122b, and S123b plastically deform the tantalum billet from the octahedron to the hexahedron.
  • the two corners far apart from each other are the corner 15a positioned at the top of the octahedron and the corner 15b positioned at the bottom of the octahedron.
  • the uppermost corner 15a of the octahedron may be optionally called the first corner 15a
  • the lowermost corner 15b of the octahedron may be optionally named the second corner 15b.
  • Both sides of the first edge 15a have two sides
  • both sides of the second edge 15b have two sides.
  • the tantalum billet is returned from the octahedron to the hexahedron by the primary return forging (S121b).
  • the primary return forging S121b restricts the deformation in the first direction X of the tantalum billet, and sets the strain in the direction away from each other by means of the first wedge forging.
  • the two surfaces formed by S121a) are pressurized in a direction approaching each other.
  • the tantalum billet is restored to its original shape by the primary return forging (S121b).
  • the original shape means the shape before the primary wedge forging (S121a).
  • Secondary wedge forging (S122a) and the third wedge forging (S123a) is substantially the same as the primary wedge forging (S121a) only differs in direction.
  • secondary return forging S122b and the third return forging S123b are substantially the same as those of the primary return forging S121b only in a different direction.
  • the deformation direction of the tantalum billet in the secondary wedge forging (S122a) and the third wedge forging (S123a) is defined as Y 'and Z', respectively, so that the limiting direction is distinguished from the primary wedge forging (S121a).
  • the Y 'and Z' marks are not indicated in the Y and Z directions because the direction of the tantalum billet is deformed by the primary wedge forging S121a and the primary return forging S121b.
  • a uniform plastic deformation of the tantalum billet is mainly applied to the inside of the tantalum billet. do. Since the wedge forgings (S121a, S122a, S123a) and the return forgings (S121b, S122b, S123b) are repeated in different directions, the tantalum billet maintains the initial square pillar shape and is perpendicular to each side of the tantalum billet or Plastic deformation is applied uniformly in the horizontal direction.
  • the shape of the tantalum billet is maintained in the initial square pillar shape.
  • plastic deformation is uniformly applied to the inside of the tantalum billet in a diagonal direction, a direction perpendicular to the plane, or horizontal. Due to such plastic deformation, it is possible to uniformly control the microstructure and texture of tantalum.
  • FIG. 8A and 8B are conceptual views showing a first jig 100 for upset forging and a tantalum billet 10 plastically processed by the first jig.
  • FIG. 8A shows a state before the tantalum billet 10 is pressed.
  • 8B shows a state after the tantalum billet 10 is pressed.
  • the first jig 100 includes a first base mold 110 and a first pressing mold 120. For convenience of description, it is set based on the first to third directions X, Y, and Z that are perpendicular to each other.
  • the first direction surface of the tantalum billet 10 refers to the surface facing the first direction X
  • the second direction surface refers to the surface facing the second direction Y
  • the third direction surface It means the surface looking in three directions (Z).
  • the first direction edge of the tantalum billet 10 means an edge parallel to the first direction X
  • the second direction edge means an edge parallel to the second direction Y
  • the third direction edge It means the edge parallel to three directions (Z).
  • the first base mold 110 is configured to accommodate the tantalum billet 10.
  • the first base mold 110 includes a bottom surface 118, deformation limiting surfaces 111a and 111b, and strain setting surfaces 113a and 113b.
  • the bottom surface 118, the strain limiting surfaces 111a and 111b, and the strain setting surfaces 113a and 113b form a space 119 (accommodating portion) for accommodating the tantalum billet 10.
  • the strain limiting surfaces 111a and 111b and the strain setting surfaces 113a and 113b substantially form a height surface of the space accommodating the tantalum billet 10.
  • the tantalum billet 10 is accommodated in the space 119 (accommodating portion) formed by the bottom surface 118, the strain limiting surfaces 111a and 111b, and the strain setting surfaces 113a and 113b.
  • the bottom surface 118 supports the tantalum billet 10 accommodated in the first base mold 110.
  • the area of the bottom surface 118 may be determined by the deformation limiting surfaces 111a and 111b and the strain setting surfaces 113a and 113b.
  • the bottom surface 118 opens the tantalum billet 10 on the opposite side of the first press mold 120 based on the tantalum billet 10. Pressurize.
  • the strain limiting surfaces 111a and 111b abut the first direction X surfaces of the tantalum billet 10 to limit the plastic deformation of the first direction X of the tantalum billet 10.
  • the tantalum billet 10 having a rectangular pillar shape has two first direction surfaces.
  • the first base mold 110 also has two deformation limiting surfaces 111a and 111b.
  • the deformation limiting surfaces 111a and 111b are located opposite to each other along the first direction X with respect to the tantalum billet 10 accommodated in the first base mold 110.
  • the deformation limiting surfaces 111a and 111b contact the first direction X surfaces of the tantalum billet 10. Accordingly, even when an external force is applied to the tantalum billet 10, the deformation limiting surfaces 111a and 111b may limit the plastic deformation of the tantalum billet 10 in the first direction (X).
  • the strain setting surfaces 113a and 113b are spaced apart from the second direction surfaces of the tantalum billet 10 so as to set the strain in the second direction Y of the tantalum billet 10.
  • the tantalum billet 10 having a rectangular pillar shape has two second direction surfaces.
  • the first base mold 110 also has two strain setting surfaces 113a and 113b.
  • the strain setting surfaces 113a and 113b are located opposite to each other along the second direction Y with respect to the tantalum billet 10 accommodated in the first base mold 110.
  • the strain setting surfaces 113a and 113b are spaced apart from the second direction surfaces of the tantalum billet 10. Therefore, when an external force is applied to the tantalum billet 10, the tantalum billet 10 may be plastically deformed in the second direction (Y). When the external force is sufficiently applied, the second direction (Y) plastic deformation of the tantalum billet 10 is performed until it comes in contact with the strain setting surfaces 113a and 113b, so that the strain setting surfaces 113a and 113b are tantalum billets.
  • the strain (or strain) of (10) can be set. Strain setting surfaces 113a and 113b may be referred to as strain setting surfaces.
  • the strain (or strain) of the tantalum billet 10 may be determined according to the distance between the tantalum billet 10 accommodated in the first base mold 110 and the strain setting surfaces 113a and 113b. In order for the strain of the tantalum billet 10 to be set relatively small, the strain setting surfaces 113a and 113b should be disposed relatively close to the tantalum billet 10. In order for the strain of the tantalum billet 10 to be set relatively large, the strain setting surfaces 113a and 113b should be relatively far from the tantalum billet 10.
  • the first pressing mold 120 is configured to press the third direction surface of the tantalum billet 10.
  • the bottom surface 118 of the first base mold 110 is also tantalum billet 10 according to the law of action reaction. To press the other third direction of the surface.
  • Upset forging is performed by placing the tantalum billet 10 on the first base mold 110 and pressing the tantalum billet 10 by the first pressing mold 120.
  • the tantalum billet 10 is not changed in the first direction X, protrudes in the second direction Y, and is compressed in the third direction Z.
  • Upset forgings performed in different directions of the tantalum billet 10 may be performed by varying the directions of disposing the tantalum billet 10 on the first base mold 110.
  • 9A and 9B are conceptual views illustrating a second jig 200 for performing return forging after upset forging and a tantalum billet 10 restored to its original shape by the second jig 200.
  • 9A shows a state before the tantalum billet 10 is pressed.
  • 9B shows a state after the tantalum billet 10 is pressed.
  • the second jig 200 includes a second base mold 210 and a second pressing mold 220. For convenience of description, it is set based on the first to third directions X, Y, and Z that are perpendicular to each other.
  • the first direction surface of the tantalum billet 10 refers to the surface facing the first direction X
  • the second direction surface refers to the surface facing the second direction Y
  • the third direction surface It means the surface looking in three directions (Z).
  • the first direction edge of the tantalum billet 10 means an edge parallel to the first direction X
  • the second direction edge means an edge parallel to the second direction Y
  • the third direction Z means an edge parallel to the third direction.
  • the second base mold 210 includes a receiving portion 219 formed to receive the tantalum billet 10.
  • the receiving portion 219 has a shape corresponding to the original shape of the tantalum billet 10.
  • the original shape means the shape before the tantalum billet 10 is upset forged.
  • the second base mold 210 includes a bottom surface 218, deformation limiting surfaces 211a and 211b, and strain setting surfaces 213a and 213b.
  • the bottom surface 218, the strain limiting surfaces 211a and 211b and the strain setting surfaces 213a and 213b form a receiving portion 219 for receiving the tantalum billet 10.
  • the shape of the receiving portion 219 corresponds to the original shape of the tantalum billet 10.
  • the original shape means a shape before the tantalum billet 10 is upset forged.
  • the deformation limiting surfaces 211a and 211b and the strain setting surfaces 213a and 213b substantially form a height surface of the accommodation portion 219.
  • the tantalum billet 10 is accommodated in the receiving portion 219 formed by the bottom surface 218, the strain limiting surfaces 211a and 211b and the strain setting surfaces 213a and 213b.
  • the bottom surface 218 supports the tantalum billet 10 accommodated in the second base mold 210.
  • the area of the bottom surface 218 may be determined by the strain limiting surfaces 211a and 211b and the strain setting surfaces 213a and 213b.
  • the bottom surface 218 is to open the tantalum billet 10 on the opposite side of the second pressing mold 220 based on the tantalum billet 10. Pressurize.
  • the strain limiting surfaces 211a and 211b abut the first direction faces of the tantalum billet 10 to limit the first direction plastic deformation of the tantalum billet 10.
  • the tantalum billet 10 having a rectangular pillar shape has two first direction surfaces.
  • the second base mold 210 also has two deformation limiting surfaces 211a and 211b.
  • the deformation limiting surfaces 211a and 211b are disposed opposite to each other along the first direction X with respect to the tantalum billet 10 accommodated in the first base mold 210.
  • the deformation limiting surfaces 211a and 211b are in contact with the first direction surfaces of the tantalum billet 10. Therefore, even if an external force is applied to the tantalum billet 10, the deformation limiting surfaces 211a and 211b may limit the first direction plastic deformation of the tantalum billet 10.
  • the strain setting surfaces 213a and 213b are spaced apart from the third direction surfaces of the tantalum billet 10 to set the third direction Z strain of the tantalum billet 10.
  • the tantalum billet 10 having a rectangular pillar shape has two third direction surfaces.
  • the first base mold 210 also has two strain setting surfaces 213a and 213b.
  • the strain setting surfaces 213a and 213b are disposed opposite to each other along the third direction Z with respect to the tantalum billet 10 accommodated in the first base mold 210.
  • the strain setting surfaces 213a and 213b are spaced apart from the third direction surfaces of the tantalum billet 10. Therefore, when an external force is applied to the tantalum billet 10, the tantalum billet 10 may be plastically deformed in the third direction Z. When the external force is sufficiently applied, the third direction Z plastic deformation of the tantalum billet 10 is performed until it comes in contact with the strain setting surfaces 213a and 213b, so that the strain setting surfaces 213a and 213b are tantalum billets.
  • the strain (or strain) of (10) can be set. Strain setting surfaces 213a and 213b may be referred to as strain setting surfaces.
  • the strain (or strain) of the tantalum billet 10 may be determined according to the distance between the tantalum billet 10 accommodated in the second base mold 210 and the strain setting surfaces 213a and 213b. In order for the strain of the tantalum billet 10 to be set relatively small, the strain setting surfaces 213a and 213b should be disposed relatively close to the tantalum billet 10. In order for the strain of the tantalum billet 10 to be set relatively large, the strain setting surfaces 213a and 213b should be relatively far from the tantalum billet 10.
  • the strain (or strain) of the tan ball rate billet 10 is set to a value for restoring the tantalum billet 10 to the shape before upset forging.
  • the second pressing mold 220 is configured to press the second direction surface of the tantalum billet 10.
  • the bottom surface 218 of the second base mold 210 is also tantalum billet 10 according to the law of action reaction. To press another second direction surface of the.
  • the return forging after the upset forging is performed by placing the tantalum billet 10 on the second base mold 210 and pressing the tantalum billet 10 by the second pressing mold 220.
  • the tantalum billet 10 is unchanged in the first direction X, compressed in the second direction Y, and protrudes in the third direction Z to be in the shape before upset forging. Is restored.
  • Return forgings performed in different directions of the tantalum billet 10 may be performed by varying directions in which the tantalum billet 10 is disposed in the second base mold 210.
  • 10A and 10B are conceptual views illustrating a third jig 300 for performing wedge forging and a tantalum billet 10 plastically processed by the third jig 300.
  • 10A shows a state before the tantalum billet 10 is pressed.
  • FIG. 10B shows a state after the tantalum billet 10 is pressed.
  • the third jig 300 includes a third base mold 310 and a third pressing mold 320.
  • the third base mold 310 is configured to receive the tantalum billet 10.
  • the third base mold 310 includes deformation limiting surfaces 311a and 311b, first pressing edges 315, first pressing slopes 317a and 317b, and height surfaces 313a and 313b.
  • the deformation limiting surfaces 311a and 311b, the first pressing edge 315, the first pressing slopes 317a and 317b and the height surfaces 313a and 313b include a space 319 for accommodating the tantalum billet 10. Form).
  • the tantalum billet 10 has a space 319 formed by the deformation limiting surfaces 311a and 311b, the first pressing edge 315, the first pressing slopes 317a and 317b, and the height surfaces 313a and 313b. , Accommodation portion).
  • the deformation limiting surfaces 311a and 311b abut the surfaces of the tantalum billet 10 facing the one direction X to limit the plastic deformation of the one direction X of the tantalum billet 10.
  • the one direction X may be referred to as a deformation limiting direction X for convenience of description.
  • Two faces of the tantalum billet 10 facing the strain limiting direction X are provided.
  • the third base mold 310 also has two deformation limiting surfaces 311a and 311b.
  • the deformation limiting surfaces 311a and 311b are located opposite to each other along the deformation limiting direction X with respect to the tantalum billet 10 accommodated in the third base mold 310.
  • Strain limiting surfaces 311a and 311b abut surfaces of tantalum billet 10. Therefore, even when an external force is applied to the tantalum billet 10, the strain limiting surfaces 311a and 311b may limit the plastic deformation of the strain limiting direction X of the tantalum billet 10.
  • the first pressing edge 315 supports the corner 15a1 of the tantalum billet 10 accommodated in the third base mold 310.
  • the first pressing edge 315 presses the edge 15a1 of the tantalum billet 10.
  • Tantalum billet 10 has four corners 15a1, 15a2, 15a3, 15a4 parallel to the strain limiting direction X. Any two corners 15a1 and 15a2 positioned diagonally to each other among the four corners are pressed by the first pressing edge 315 and the second pressing edge 325, respectively.
  • the second pressing edge 325 is a component included in the third pressing mold 320 and the second pressing edge 325 will be described later.
  • the first pressing slopes 317a and 317b are formed to be symmetrically inclined on both sides of the first pressing edge 315 to set the strain (or strain) of the tantalum billet 10.
  • the first pressing slopes 317a and 317b are spaced apart from the surface of the tantalum billet 10 before the tantalum billet 10 is pressed by the third pressing mold 320.
  • the plastic deformation of the tantalum billet 10 is performed until it comes into contact with the first pressing slopes 317a and 317b, so that the first pressing slopes 317a and 317b are formed on the tantalum billet 10. Strain can be set.
  • the tantalum billet 10 When an external force is applied to the tantalum billet 10, the tantalum billet 10 may be plastically deformed in a form corresponding to the first pressing slopes 317a and 317b. Two surfaces are located at both sides of the edge 15a1 of the tantalum billet 10 pressed by the first pressing edge 315. The angle formed by these two surfaces before the tantalum billet 10 is pressed by the third pressing mold 320 is substantially 90 degrees. When the tantalum billet 10 is pressed by the third pressing mold 320, the angle formed by the two surfaces is deformed into an obtuse angle. This obtuse angle is equal to the angle between the first pressing slopes 317a and 317b.
  • the strain (or strain) of the tantalum billet 10 may be set according to the angle formed by the first pressing slopes 317a and 317b.
  • the angles of the first pressing slopes 317a and 317b may be set to 100 to 170 °. In order for the strain of the tantalum billet 10 to be set relatively small, the angles of the first pressing slopes 317a and 317b are formed to be close to 100 °. In order for the strain of the tantalum billet 10 to be set relatively large, the angles of the first pressing slopes 317a and 317b are formed to be close to 170 °.
  • the strain (or strain) of the tantalum billet 10 may be set according to the angle formed by the second pressing slopes 327a and 327b.
  • Tantalum billet 10 has four corners 15a1, 15a2, 15b1, 15b2 parallel to the strain limiting direction X. Any two corners 15a1 and 15a2 positioned diagonally to each other among the four corners are pressed by the first pressing edge 315 and the second pressing edge 325. The remaining two corners 15b1 and 15b2 face the height surfaces 313a and 313b opposite to each other.
  • the tantalum billet 10 When the tantalum billet 10 is pressed by the third pressing mold 320, the height surfaces 313a and 313b deform the remaining two corners 15b1 and 15b2 into planes. Accordingly, the tantalum billet 10 has two sides on both sides of the edges (two sides are arranged on both sides of the 15b1 edge and two sides are arranged on both sides of the 15b2 edge). It is transformed into the shape of the octahedron on which the face is arranged (two faces are arranged on both sides of the face formed by the plastic deformation of the 15b1 edge, and two faces are arranged on both sides of the face formed by the plastic deformation of the 15b2 edge).
  • the third pressing mold 320 includes a second pressing edge 325 and second pressing slopes 327a and 327b.
  • the second pressing edge 325 is configured to press the edge 15a2 positioned in the diagonal direction of the edge 15a1 supported by the first pressing edge 315.
  • the edge 15a2 pressed by the second pressing edge 325 is one of the edges 15a1, 15a2, 15b1, and 15b2 parallel to the deformation limiting direction X.
  • the second pressing slopes 327a and 327b are formed to be symmetrically inclined on both sides of the second pressing edge 325 to set the strain (or strain) of the tantalum billet 10.
  • the plastic deformation of the tantalum billet 10 is performed until it contacts the second pressing slopes 327a and 327b, so that the second pressing slopes 327a, 327b) may set the strain of the tantalum billet 10.
  • the tantalum billet 10 When an external force is applied to the tantalum billet 10, the tantalum billet 10 may be plastically deformed in a form corresponding to the second pressing slopes 327a and 327b.
  • Two surfaces are located at both sides of the edge 15a2 of the tantalum billet 10 pressed by the second pressing edge 325.
  • the angle formed by these two surfaces before the tantalum billet 10 is pressed by the third pressing mold 320 is substantially 90 degrees.
  • the angle formed by the two surfaces is deformed into an obtuse angle. This obtuse angle is equal to the angle between the second pressing slopes 327a and 327b.
  • the strain of the tantalum billet 10 may be set according to the angle formed by the second pressing slopes 327a and 327b.
  • the angles of the second pressing slopes 327a and 327b may be set to 100 to 170 °. If the strain of the tantalum billet 10 is set to be relatively small, the angles of the second pressing slopes 327a and 327b are formed to be close to 100 °. If the strain of the tantalum billet 10 is set to be relatively large, the angles of the second pressing slopes 327a and 327b are formed to be close to 170 °.
  • the angles of the first pressing slopes 317a and 317b may be substantially the same as the angles of the second pressing slopes 327a and 327b.
  • the third base mold 310 When the third pressing mold 320 pressurizes the tantalum billet 10, the third base mold 310 also pressurizes the tantalum billet 10 by the law of action reaction.
  • Wedge forging is performed by placing the tantalum billet 10 on the third base mold 310 and pressing the tantalum billet 10 by the third pressing mold 320.
  • the tantalum billet 10 is not changed in the deformation limiting direction X, and is deformed in a shape corresponding to the third pressing mold 320 and the third base mold 310 in the remaining directions. .
  • the tantalum billet 10 is deformed into an octahedron by the forging of the wedge.
  • Wedge forgings performed in different directions of the tantalum billet 10 may be performed by varying the directions in which the tantalum billet 10 is disposed in the third base mold 310.
  • FIG. 11A and 11B are conceptual views illustrating a fourth jig 400 for performing return forging after wedge forging and a tantalum billet 10 restored to its original shape by the fourth jig 400.
  • FIG. 11A shows a state before the tantalum billet 10 is pressed.
  • FIG. 11B shows a state after the tantalum billet 10 is pressed.
  • the forging after the wedge forging may be performed by using the fourth jig 400.
  • the fourth jig 400 includes a fourth base mold 410 and a fourth pressing mold 420.
  • the fourth base mold 410 has a receiving portion 419 formed to receive the tantalum billet 10.
  • the receiving portion 419 has a shape corresponding to the original shape of the tantalum billet 10.
  • the original shape means a shape before the tantalum billet 10 is forged.
  • the fourth base mold 410 includes a bottom surface 418, deformation limiting surfaces 411a and 411b, and strain setting surfaces 413a and 413b.
  • the bottom surface 418, the strain limiting surfaces 411a and 411b, and the strain setting surfaces 413a and 413b form an accommodating portion 419 for receiving the tantalum billet 10.
  • the shape of the accommodating portion 419 corresponds to the original shape of the tantalum billet 10.
  • the original shape means a shape before the tantalum billet 10 is forged.
  • the strain limiting surfaces 411a and 411b and the strain setting surfaces 413a and 413b substantially form the height surface of the receiving portion 419.
  • the tantalum billet 10 is accommodated in the receiving portion 419 formed by the bottom surface 418, the strain limiting surfaces 411a and 411b, and the strain setting surfaces 413a and 413b.
  • the bottom surface 418 supports the tantalum billet 10 accommodated in the fourth base mold 410.
  • the area of the bottom surface 418 may be determined by the strain limiting surfaces 411a and 411b and the strain setting surfaces 413a and 413b.
  • the bottom surface 418 moves the tantalum billet 10 from the opposite side of the fourth press mold 420 based on the tantalum billet 10. Pressurize.
  • the surfaces of the tantalum billet 10 pressurized by the bottom surface 418 and the fourth pressing mold 420 are surfaces 14 formed by forging.
  • the strain limiting surfaces 411a and 411b abut the one-way X surfaces of the tantalum billet 10 to limit the one-way plastic deformation of the tantalum billet 10.
  • the one direction X may be referred to as a deformation limiting direction X.
  • Tantalum billet 10 has two sides facing the strain limiting direction X.
  • the fourth base mold 410 also has two deformation limiting surfaces 411a and 411b.
  • the strain limiting surfaces 411a and 411b are disposed opposite to each other along the strain limiting direction X with respect to the tantalum billet 10 accommodated in the fourth base mold 410.
  • the strain limiting surfaces 411a and 411b abut against the faces facing the strain limiting direction X. FIG. Therefore, even when an external force is applied to the tantalum billet 10, the deformation limiting surfaces 411a and 411b may limit the plastic deformation of the deformation limiting direction X of the tantalum billet 10.
  • the deformation limiting direction X in the wedge forging and the deformation limiting direction X in the return forging after wedge forging are the same.
  • the strain setting surfaces 413a and 413b are spaced apart from the tantalum billet 10 to set the strain (or strain) of the tantalum billet 10.
  • the strain setting surfaces 413a and 413b are disposed on opposite sides of the tantalum billet 10 accommodated in the fourth base mold 410.
  • the strain setting surfaces 413a and 413b are spaced apart from the tantalum billet 10. Therefore, when an external force is applied to the tantalum billet 10, the tantalum billet 10 may be plastically deformed. When the external force is sufficiently applied, the plastic deformation of the tantalum billet 10 is made until it comes in contact with the strain setting surfaces 413a and 413b, so that the strain setting surfaces 413a and 413b change the strain of the tantalum billet 10. Can be set.
  • the strain of the tantalum billet 10 may be set according to the distance between the tantalum billet 10 accommodated in the fourth base mold 410 and the strain setting surfaces 413a and 413b. In order for the strain of the tantalum billet 10 to be set relatively small, the strain setting surfaces 413a and 413b should be disposed relatively close to the tantalum billet 10. In order for the strain of the tantalum billet 10 to be set relatively large, the strain setting surfaces 413a and 413b should be disposed relatively far from the tantalum billet 10. The strain of the tantalum rate billet 10 is set to the value which restores the tantalum billet 10 to the shape before wedge forging.
  • the strain setting surfaces 413a and 413b are arranged to face the corners 15a1 and 15a2 that have been pressed by the third base mold 310 and the third pressing mold 320 in the wedge forging.
  • the corners 15a1 and 15a2 and two surfaces disposed on both sides of the corner are deformed into one surface. Since two surfaces are deformed into one surface at one side of the tantalum billet 10 and two surfaces are deformed into one surface at the other side, the tantalum billet 10 may be deformed from an octahedron to a hexahedron.
  • the fourth pressing mold 420 is configured to press one surface of the tantalum billet 10.
  • One surface of the tantalum billet 10 pressurized by the fourth pressing mold 420 is surfaces 14 formed by the forging of the wedge, and the other surface is not shown.
  • Bottom surface 418 is also to press the other surface (not shown) in the opposite direction.
  • the forging after the forging is performed by placing the tantalum billet 10 on the fourth base mold 410 and pressing the tantalum billet 10 by the fourth pressing mold 420. By performing forging forging, the tantalum billet 10 is restored to the shape before wedge forging.
  • Return forgings performed in different directions of the tantalum billet 10 may be performed by varying the directions in which the tantalum billet 10 is disposed in the fourth base mold 410.
  • FIG. 12 is a flowchart of a method for controlling the microstructure and texture of tantalum according to another embodiment of the present invention.
  • the method for controlling tantalum and the microstructure of the tantalum shown in FIG. 12 includes the step of cold working (S100) and the step of performing cold rolling (S400) as described above with reference to FIGS. 4 to 11. Therefore, the description thereof is replaced with the above description.
  • the method for controlling the microstructure and texture of tantalum may further include performing recrystallization heat treatment (S200), performing cold forging and selective heat treatment (S300), and performing recrystallization heat treatment (S500).
  • Recrystallization heat treatment step (S200), cold forging and selective heat treatment step (S300), and recrystallization heat treatment step (S500) is selective to the tantalum microstructure and texture control method shown in FIG. These are steps that can be added.
  • Recrystallization heat treatment controls the grain size of tantalum billet to 100 micrometers or less, Preferably it controls to 50 micrometers or less.
  • the recrystallization heat treatment controls the azimuth distribution function and the ultimate strength of the tantalum billet to an aggregate of 3 or less, and strictly to an aggregate of 2 or less.
  • recrystallization heat treatment temperature is too low or the recrystallization heat treatment time is too short, the recrystallization of tantalum may not be sufficiently performed.
  • the recrystallization heat treatment temperature is too high or the recrystallization heat treatment time is too long, coarse grain growth of tantalum or growth of abnormal particles may be caused. Therefore, it is preferable to perform recrystallization heat treatment for about 1 hour at a temperature higher than the recrystallization temperature of tantalum.
  • the recrystallization heat treatment is performed to perform cold forging and selective heat treatment on the tantalum billet after initial homogenization (S300).
  • Cold forging is performed by uniaxial cold forging with a thickness reduction rate of 40% or more. Since tantalum billets have a rectangular column shape such as a rectangular parallelepiped or a cube, it is difficult to perform cold rolling. Therefore, before cold rolling is performed, a process of flattening tantalum billets through cold forging is necessary. Cold forging can flatten tantalum billets.
  • Selective heat treatment is performed at 800-1400 ° C. for 1 minute to 5 hours. Selective heat treatment is also for recrystallization of tantalum. If the selective heat treatment temperature is too low or the selective heat treatment time is too short, the recrystallization of tantalum may not be sufficient. In addition, if the selective heat treatment temperature is too high or the selective heat treatment time is too long, it may cause coarse grain growth of tantalum or growth of abnormal particles. Therefore, it is preferable to perform selective heat treatment for about 1 hour at a temperature higher than the recrystallization temperature of tantalum.
  • Selective heat treatment means that it is not an essential step. Therefore, the heat treatment may or may not be performed after cold forging. Whether or not to perform the selective heat treatment may be determined according to the microstructure and the aggregate structure to be controlled.
  • cold rolling is performed a plurality of times on tantalum billets (S400). With cold rolling, tantalum billets are processed into tantalum plates.
  • recrystallization heat treatment After performing cold rolling (S400), finally, recrystallization heat treatment is performed (S500).
  • the recrystallization heat treatment after the cold working step (S100) is named as the primary recrystallization heat treatment (S200), and the recrystallization heat treatment after the cold rolling step (S400) is named as the secondary recrystallization heat treatment (S500). Can be distinguished from each other.
  • Second recrystallization heat treatment (S500) is carried out for 1 minute to 5 hours at 800 ⁇ 1400 °C. Secondary recrystallization heat treatment ultimately controls the microstructure and texture of tantalum.
  • the detailed second recrystallization heat treatment temperature and time may be determined according to the total reduction rate applied to tantalum in the step S400 of cold rolling.
  • the high total rolling reduction imparted to tantalum means that the stress accumulated in tantalum is large, so that the secondary recrystallization heat treatment temperature may be relatively low.
  • the low total rolling reduction imparted to tantalum means that the stress accumulated in tantalum is small, so that the second recrystallization heat treatment temperature should be relatively high.
  • the microstructure of the tantalum plate material finished up to the secondary recrystallization heat treatment (S500) is controlled to a grain size of 50 ⁇ m, and preferably to a grain size of 25 ⁇ m or less.
  • At least one crystal surface of ⁇ 111 ⁇ , ⁇ 100 ⁇ and ⁇ 110 ⁇ is preferentially oriented in parallel with the plate surface of the tantalum plate. Since the present invention can preferentially orient the crystal plane of at least one of ⁇ 111 ⁇ , ⁇ 100 ⁇ and ⁇ 110 ⁇ in parallel to the plate surface firstly, the present invention can selectively develop the texture of tantalum.
  • Cold working step (S100) and cold rolling step (S400) are essential steps for controlling the microstructure and texture of tantalum.
  • the step of performing the first recrystallization heat treatment (S200), the step of performing the cold forging and the selective heat treatment (S300), and the step of performing the second recrystallization heat treatment (S500) are selective for controlling the microstructure and texture of tantalum. Steps.
  • the optional steps may be added to the essential steps to combine various control methods.
  • the step of cold working (S100) is named as the first step
  • the step of performing the first recrystallization heat treatment (S200) is named as the second step
  • cold forging and performing a selective heat treatment The step S300 is named as a third step
  • the cold rolling step S400 is named as a fourth step
  • the second recrystallization heat treatment step S500 is named as a fifth step. Tantalum microstructure and texture control method can be combined as follows.
  • Control Method 3 First Step, Third Step and Fourth Step
  • Control method 4 first step, fourth step and fifth step
  • Control Method 5 First Step, Second Step, Third Step and Fourth Step
  • Control method 6 first step, second step, fourth step and fifth step
  • Control method 7 first step, third step, fourth step and fifth step
  • Control method 8 first step, second step, third step, fourth step and fifth step
  • the initial shape of the tantalum billet thus prepared is shown in FIG. 1.
  • the initial microstructure of tantalum billets is shown in FIG.
  • the initial texture of tantalum billets is shown in FIG. 3.
  • the initial microstructure of the tantalum billet has a coarse grain size.
  • the initial texture of the tantalum billet is homogeneous.
  • Step 1 cold working tantalum billet
  • Tantalum billets subjected to primary upset forging are machined to 32 mm in height. Tantalum billets subjected to primary upset forging were subjected to primary return forging, and then restored to a square column of 40 mm ⁇ 40 mm ⁇ 40 mm.
  • secondary upset forging with a strain of 20% is performed in the transverse direction of the tantalum billet, and secondary return forging is performed.
  • the third upset forging with a strain of 20% is also performed in the longitudinal direction, and the third return forging is performed.
  • Wedge forging is performed on tantalum billets which have completed upset forging and return forging in the horizontal, vertical and height directions, respectively.
  • the primary wedge forging is carried out while maintaining the height of the tantalum billet at 40 mm, and the tantalum billet is processed into an octahedron in a square column. Subsequently, the primary return forging is performed on the octahedral tantalum billet and restored to a square column of 40 mm ⁇ 40 mm ⁇ 40 mm.
  • the secondary wedge forging is performed while maintaining the horizontal length of the tantalum billet at 40 mm, and the secondary return forging is performed.
  • the third wedge forging is performed while the longitudinal length of the tantalum billet is maintained at 40 mm, and the third return forging is performed.
  • Second step performing primary recrystallization heat treatment
  • 13 is a microstructure photograph of tantalum after the cold working step and the first recrystallization heat treatment step.
  • Tantalum prior to controlling the microstructure and texture showed a cast structure with coarse grains. Tantalum subjected to cold working and primary recrystallization heat treatment has a grain size of 50 ⁇ m or less.
  • 14 is a pole figure showing the texture of tantalum after the cold working step and the first recrystallization heat treatment step.
  • Tantalum subjected to cold working and primary heat treatment has a homogeneous and random aggregate with a developmental strength value of azimuth distribution and extreme strength of 2 or less. From this, it can be seen that the texture of tantalum became homogeneous by cold working and primary recrystallization heat treatment.
  • Step 4 cold rolling the tantalum billet
  • the rotation angle of a tantalum billet was set to 60 degrees, and the total rolling reduction was set to 80%, and cold rolling was performed. Rolling was carried out six times as the rotation angle was set to 60 ° each time, and the rolling reduction rate was set so that the final thickness was 5 mm or less.
  • tantalum billets were processed into tantalum plates.
  • Step 5 performing a second recrystallization heat treatment
  • the cold-rolled tantalum sheet was subjected to secondary recrystallization heat treatment at 1150 ° C. for 30 minutes.
  • Step 1 cold working tantalum billet
  • Second step performing primary recrystallization heat treatment
  • Step 4 cold rolling the tantalum billet
  • the rotation angle of a tantalum billet was set to 90 degrees, and the total rolling reduction was set to 80%, and cold rolling was performed. Rolling was carried out four times as the rotation angle was set to 90 ° each time, and the rolling reduction rate was set so that the final thickness was 5 mm or less.
  • tantalum billets were processed into tantalum plates.
  • Step 5 performing a second recrystallization heat treatment
  • Step 1 cold working tantalum billet
  • Step 3 cold forging only, no selective heat treatment
  • Step 4 cold rolling the tantalum billet
  • Step 5 performing recrystallization heat treatment
  • Step 1 cold working tantalum billet
  • Step 3 cold forging only, no selective heat treatment
  • Step 4 cold rolling the tantalum billet
  • Step 5 performing recrystallization heat treatment
  • 15 is a photograph showing the microstructure of tantalum for each example after the process of the first to fourth embodiments is completed.
  • the grain size of tantalum was controlled to about 50 ⁇ m or less. In some embodiments, the tantalum may be controlled to about 25 ⁇ m or less.
  • FIG. 16 is a pole view showing the texture of tantalum for each embodiment after the processes of the first to fourth embodiments are completed.
  • 1 to 4 indicated in the pole figure means that the result of Examples 1 to 4.
  • 110, 200, and 211 indicated at the upper right of the pole figure mean a crystal plane of tantalum, and indicate that the pole planes of the ⁇ 110 ⁇ , ⁇ 200 ⁇ , and ⁇ 211 ⁇ crystal planes, respectively.
  • FIG. 17 is an inverted pole figure showing the texture of tantalum for each embodiment after the processes of the first to fourth embodiments are completed.
  • X, Y, Z means the axis of the tantalum plate.
  • X-axis means the rolling direction of a board
  • the Y axis means the transverse axis direction parallel to the plate surface and perpendicular to the rolling direction. Therefore, X-Y means the plate surface.
  • Z axis means normal direction of plate surface.
  • the present invention relates to controlling to orient the specific crystal plane of tantalum in a direction parallel to the normal direction of the plate surface. Therefore, it is the Z axis that needs to be looked at carefully in reverse polarity diagrams.
  • Example 1 the ⁇ 111 ⁇ crystal face of tantalum was preferentially oriented parallel to the plate face of the tantalum plate.
  • Example 2 the ⁇ 001 ⁇ crystal plane of tantalum was preferentially oriented parallel to the plate plane of the tantalum plate.
  • the ⁇ 001 ⁇ crystal plane is the same crystal plane as the ⁇ 100 ⁇ crystal plane.
  • Example 3 the ⁇ 111 ⁇ crystal face of tantalum was preferentially oriented parallel to the plate face of the tantalum plate.
  • Example 4 the ⁇ 111 ⁇ and ⁇ 001 ⁇ crystal faces of tantalum were first oriented parallel to the plate face of the tantalum plate.
  • the ⁇ 001 ⁇ crystal plane is the same crystal plane as the ⁇ 100 ⁇ crystal plane.
  • the present invention can control the microstructure of tantalum by combining the process conditions, and selectively orient the tantalum texture in a specific direction.
  • the method for controlling the microstructure and texture of tantalum as described above is not limited to the configuration and method of the above-described embodiments, and the above embodiments may be selectively combined with all or some of the embodiments so that various modifications may be made. It may be configured.
  • the present invention can be used in industrial fields in which microstructures and textures require controlled tantalum.

Landscapes

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Abstract

본 발명에서 제안하는 탄탈륨의 미세조직 및 집합조직 제어방법은, 사각기둥 형상의 탄탈륨 빌렛을 냉간가공하는 단계; 및 복수 회 냉간압연을 실시하는 단계를 포함하고, 상기 냉간가공하는 단계는, 상기 탄탈륨 빌렛의 두 면을 서로 가까워지도록 가압하는 업셋단조와 상기 탄탈륨 빌렛을 원래의 형상으로 복원시키는 복귀단조를 상기 탄탈륨 빌렛의 서로 다른 방향에서 복수회 실시하는 제1단조단계; 및 상기 탄탈륨 빌렛의 대각선 방향에 위치하고 서로 평행한 두 모서리를 서로 가까워지도록 가압하는 쐐기단조와 상기 탄탈륨 빌렛을 원래의 형상으로 복원시키는 복귀단조를 상기 탄탈륨 빌렛의 서로 다른 방향에서 복수회 실시하는 제2단조단계를 포함한다.

Description

탄탈륨의 미세조직 및 집합조직 제어방법
본 발명은 탄탈륨의 미세조직과 집합조직을 제어하는 방법에 관한 것이다. 본 발명은 탄탈륨의 미세조직을 균일하고 미세한 크기로 제어하는 방법에 관한 것이다. 본 발명은 사용자가 원하는 결정면을 배향시키도록 탄탈륨의 집합조직을 제어하는 방법에 관한 것이다.
금속재료의 미세조직 및 집합조직은 금속의 특성에 큰 영향을 미친다. 금속재료의 미세조직과 집합조직을 제어하기 위한 방법으로 상기 금속재료에 소성 변형을 가하거나, 열처리를 부가하는 방법이 이용될 수 있다. 소성 변형과 열처리를 통하여 금속재료의 조직을 제어하면, 금속재료의 특성은 향상될 수 있다.
탄탈륨은 융점이 2996℃, 밀도가 16.6g/㎝3인 금속이다. 탄탈륨은 높은 전하량과 낮은 저항온도계수, 연성과 내식성 등이 우수한 기계적 특성과 물리적 특징을 갖는다. 우수한 기계적 특성과 물리적 특성으로 인해 탄탈륨은 전기, 전자를 비롯하여 기계, 화공, 의료뿐만 아니라 우주, 군사 등 산업 전반에 걸쳐 광범위하게 사용되고 있는 금속이다. 특히, 군사 용도 중에 폭발성형관통자 라이너의 재료로 탄탈륨을 적용하는 연구가 진행 중이다. 폭발성형관통자의 관통력을 향상시키기 위해서는 탄탈륨의 미세조직 및 집합조직을 제어하는 것이 필수적인 것으로 알려져 있다.
일반적인 상용금속을 소성 변형시키기 위해 압연, 압출, 인발 등의 방법이 이용된다. 그러나 일반적인 상용금속과 달리 탄탈륨에 이러한 방법들을 단순히 적용하는 것은 매우 불균질한 미세조직과 집합조직의 형성을 초래하게 된다. 탄탈륨 금속의 특장점을 활용하기 위해서는 미세조직과 집합조직의 제어가 필수적인데, 압연, 압출, 인발 등의 방법들을 이용하여 탄탈륨의 미세조직과 집합조직을 제어하는 것에는 한계가 있다.
본 발명은 탄탈륨의 미세조직과 집합조직을 제어하는 방법을 제공하기 위한 것이다.
본 발명은 탄탈륨이 50㎛ 이하의 결정립도를 갖도록 탄탈륨의 미세조직을 제어하는 방법을 제공하기 위한 것이다.
본 발명은, 탄탈륨의 모든 결정면이 거의 동등하게 탄탈륨의 판재면에 평행한 방향으로 배향되도록, 탄탈륨의 결정방향을 무질서한 분포로 제어하는 방법을 제공하기 위한 것이다.
본 발명은, {111} 결정면, {100} 결정면 및 {110} 결정면 중 적어도 하나의 결정면이 탄탈륨의 판재면에 평행한 방향으로 우선 배향되도록, 탄탈륨의 집합조직을 선택적으로 제어하는 방법을 제공하기 위한 것이다.
이와 같은 본 발명의 일 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 일 실시예에 따르는 탄탈륨의 미세조직 및 집합조직 제어방법은, 사각기둥 형상의 탄탈륨 빌렛을 냉간가공하는 단계; 및 복수 회 냉간압연을 실시하는 단계를 포함하고, 상기 냉간가공하는 단계는, 상기 탄탈륨 빌렛의 두 면을 서로 가까워지도록 가압하는 업셋단조와 상기 탄탈륨 빌렛을 원래의 형상으로 복원시키는 복귀단조를 상기 탄탈륨 빌렛의 서로 다른 방향에서 복수회 실시하는 제1단조단계; 및 상기 탄탈륨 빌렛의 대각선 방향에 위치하고 서로 평행한 두 모서리를 서로 가까워지도록 가압하는 쐐기단조와 상기 탄탈륨 빌렛을 원래의 형상으로 복원시키는 복귀단조를 상기 탄탈륨 빌렛의 서로 다른 방향에서 복수회 실시하는 제2단조단계를 포함한다.
본 발명과 관련한 일 예에 따르면, 상기 업셋단조는, 서로 수직인 제1 내지 제3방향을 기준으로 상기 탄탈륨 빌렛의 제1방향 변형을 제한하고, 제2방향 변형률을 설정한 상태에서, 제3방향을 따라 상기 탄탈륨 빌렛의 면을 가압하여 실시될 수 있다.
상기 업셋단조는 제1베이스금형과 제1가압금형에서 실시되고, 상기 제1베이스금형은, 상기 탄탈륨 빌렛의 제1방향 소성 변형을 제한하도록 상기 제1방향을 바라보는 탄탈륨 빌렛의 면들과 맞닿는 변형 제한면들; 및 상기 탄탈륨 빌렛의 변형률을 설정하도록 상기 제2방향을 바라보는 탄탈륨 빌렛의 면들로부터 이격되는 변형률 설정면들을 포함하고, 상기 제1가압금형은 상기 제3방향을 바라보는 탄탈륨 빌렛의 면을 가압하도록 이루어질 수 있다.
본 발명과 관련한 다른 일 예에 따르면, 상기 제1단조단계의 복귀단조는, 서로 수직인 제1 내지 제3방향을 기준으로 상기 탄탈륨 빌렛의 제1방향 변형을 제한하고, 제3방향 변형률을 설정한 상태에서, 제2방향을 따라 상기 탄탈륨 빌렛의 면을 가압하여 실시될 수 있다.
상기 제1단조단계의 복귀단조는 제2베이스금형과 제2가압금형에서 실시되고, 상기 제2베이스금형은, 상기 탄탈륨 빌렛의 제1방향 소성 변형을 제한하도록 상기 제1방향을 바라보는 탄탈륨 빌렛의 면들과 맞닿는 변형 제한면들; 상기 탄탈륨 빌렛의 변형률을 설정하도록 상기 제3방향을 바라보는 탄탈륨 빌렛의 면들로부터 이격되는 변형률 설정면들; 및 상기 변형 제한면들 및 상기 변형률 설정면들과 함께 상기 탄탈륨 빌렛을 원래의 형상에 대응되는 수용부를 형성하는 바닥면을 포함하고, 상기 제2가압금형은 상기 제2방향을 바라보는 탄탈륨 빌렛의 일 면을 가압하도록 이루어질 수 있다.
본 발명과 관련한 다른 일 예에 따르면, 상기 쐐기단조는, 상기 탄탈륨 빌렛의 일 방향 변형을 제한하고, 상기 일 방향에 평행한 네 개의 모서리 중 서로 대각선 방향에 위치한 두 모서리를 서로 이격시키는 방향으로 변형률을 설정한 상태에서, 나머지 두 모서리를 서로 가까워지는 방향으로 가압하여 실시될 수 있다.
상기 쐐기단조는 상기 탄탈륨 빌렛을 팔면체로 소성 변형시키도록 서로 이격되는 두 모서리를 각각 면으로 변형시킬 수 있다.
상기 쐐기단조는 제3베이스금형과 제3가압금형에서 실시되고, 상기 제3베이스금형은, 상기 탄탈륨 빌렛의 일 방향 소성 변형을 제한하도록 상기 일 방향을 바라보는 탄탈륨 빌렛의 면들과 맞닿는 변형 제한면들; 상기 탄탈륨 빌렛의 모서리를 지지하도록 이루어지는 제1가압모서리; 상기 탄탈륨 빌렛의 변형률을 설정하도록 상기 제1가압모서리의 양쪽에 대칭적으로 경사지게 형성되는 제1가압경사면들; 및 상기 탄탈륨 빌렛을 팔면체로 변형시키도록 상기 탄탈륨 빌렛으로부터 이격되는 높이면들을 포함하고, 상기 제3가압금형은, 상기 제1가압모서리에 의해 지지되는 모서리의 대각선 방향에 위치하는 모서리를 가압하도록 이루어지는 제2가압모서리; 및 상기 탄탈륨 빌렛의 변형률을 설정하도록 상기 제2가압모서리의 양쪽에 대칭적으로 경사지게 형성되는 제2가압경사면들을 포함할 수 있다.
상기 제1가압면들 사이의 각도와 제2가압면들 사이의 각도는 각각 100~170°일 수 있다.
상기 제2단조단계의 복귀단조는 상기 탄탈륨 빌렛의 상기 일 방향 변형을 제한하고, 상기 쐐기단조에 의해 서로 가까워진 두 모서리를 다시 서로 멀어지는 방향으로 변형률을 설정한 상태에서, 상기 쐐기단조에 의해 형성된 면을 가압하여 실시될 수 있다.
상기 제2단조단계의 복귀단조는 상기 탄탈륨 빌렛을 육면체로 소성 변형시키도록 다시 서로 멀어지는 각각의 모서리의 양쪽에 위치하는 두 면을 하나의 면으로 변형시킬 수 있다.
상기 제2단조단계의 복귀단조는 제4베이스금형과 제4가압금형에서 실시되며, 상기 제4베이스금형은, 상기 탄탈륨 빌렛의 상기 일 방향 소성 변형을 제한하도록 상기 일 방향을 바라보는 탄탈륨 빌렛의 면들과 맞닿는 변형 제한면들; 상기 탄탈륨 빌렛을 육면체로 변형시키도록 상기 쐐기단조에서 가압되었던 모서리들로부터 이격되는 변형률 설정면들; 및 상기 변형 제한면들 및 상기 변형률 설정면들과 함께 상기 탄탈륨 빌렛을 원래의 형상에 대응되는 수용부를 형성하는 바닥면을 포함하고, 상기 제4가압금형은 상기 쐐기단조에 의해 형성된 면을 가압하도록 이루어질 수 있다.
본 발명과 관련한 다른 일 예에 따르면, 상기 냉간가공하는 단계에서는, 상기 제1단조단계 또는 상기 제2단조단계 이후에 응력 제거 열처리를 실시하고, 상기 응력 제거 열처리는 1분~5시간 동안 800~1400℃에서 실시될 수 있다.
본 발명과 관련한 다른 일 예에 따르면, 상기 복수 회 냉간압연을 실시하는 단계에서는, 상기 탄탈륨 빌렛이 50㎛ 이하의 결정립도를 갖도록 상기 탄탈륨 빌렛에 가해지는 총 압하율이 50~99%로 설정될 수 있다.
본 발명과 관련한 다른 일 예에 따르면, 상기 복수 회 냉간압연을 실시하는 단계는, 압연 방향을 변화시키도록 1차 냉간압연을 실시한 이후부터 매 회 상기 탄탈륨 빌렛을 회전시킨 후 다음 압연을 실시할 수 있다.
상기 복수 회 냉간압연을 실시하는 단계에서 상기 탄탈륨 빌렛의 회전 각도는 매 회마다 서로 동일할 수 있다.
상기 복수 회 냉간압연을 실시하는 단계에서 상기 탄탈륨 빌렛의 매 회 회전 각도는 5~355°의 범위에서 설정될 수 있다.
상기 복수 회 냉간압연을 실시하는 단계는, 상기 탄탈륨 빌렛의 매 회 회전 각도(a°)와 냉간압연 횟수(r)의 곱이 360(°)의 배수(N, N은 자연수)와 일치(a°×r = 360°×N)할 때 목표로 설정된 총 압하율에 도달하도록 이루어질 수 있다.
본 발명과 관련한 다른 일 예에 따르면, 상기 탄탈륨의 미세조직 및 집합조직 제어방법은 상기 냉간가공하는 단계 이후에 1분~5시간 동안 800~1400℃에서 재결정 열처리를 더 실시할 수 있다.
상기 재결정 열처리의 실시에 의해 상기 탄탈륨 빌렛의 결정립도는 100㎛ 이하로 제어되며, 상기 탄탈륨 빌렛의 방위분포함수와 극강도의 발달강도는 3 이하의 집합조직 분포를 갖도록 제어될 수 있다.
본 발명과 관련한 다른 일 예에 따르면, 상기 탄탈륨의 미세조직 및 집합조직 제어방법은 상기 냉간가공하는 단계 이후에 상기 탄탈륨 빌렛에 대하여 두께 감소율 40% 이상으로 일축 냉간단조를 실시하고, 이어서 1분~5시간 동안 800~1400℃에서 선택적 열처리를 더 실시할 수 있다.
본 발명과 관련한 다른 일 예에 따르면, 상기 탄탈륨의 미세조직 및 집합조직 제어방법은 상기 냉간압연을 실시하는 단계 이후에 1분~5시간 동안 800~1400℃에서 재결정 열처리를 더 실시할 수 있다.
상기 탄탈륨 빌렛은 상기 냉간압연의 실시에 의해 판재면을 갖는 탄탈륨 판재로 가공되고, 상기 재결정 열처리의 실시에 의해 상기 탄탈륨 판재의 결정립도는 50㎛ 이하로 제어되고, 상기 탄탈륨 판재의 집합조직은 {111}, {100} 및 {110} 중 적어도 하나의 결정면이 상기 판재면과 평행하게 우선 배향되도록 제어될 수 있다.
상기와 같은 구성의 본 발명에 의하면, 탄탈륨의 미세조직과 집합조직을 제어할 수 있다.
또한 본 발명은, 탄탈륨이 50㎛ 이하의 결정립도를 갖도록 탄탈륨의 미세조직을 제어할 수 있다. 더욱 바람직하게는 탄탈륨의 결정립도를 25㎛로 제어할 수 있다.
또한 본 발명은, 탄탈륨의 결정방향을 무질서한 분포로 제어할 수 있다.
또한 본 발명은, 탄탈륨의 {111} 결정면, {100} 결정면, {110} 결정면 중 적어도 하나가 탄탈륨의 판재면에 평행한 방향으로 우선 배향되도록 탄탈륨의 집합조직을 선택적으로 제어할 수 있다.
도 1은 미세조직과 집합조직을 제어하고자 하는 탄탈륨 빌렛의 개념도.
도 2는 미세조직과 집합조직을 제어하기 전 탄탈륨 빌렛의 미세조직 사진.
도 3은 미세조직과 집합조직을 제어하기 전 탄탈륨 빌렛의 집합조직을 보인 극점도.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 관련된 탄탈륨의 미세조직 및 집합조직 제어방법의 흐름도.
도 5는 도 4의 냉간가공하는 단계를 더욱 상세하게 나타낸 흐름도.
도 6은 업셋단조와 복귀단조를 실시하는 제1단조단계의 과정을 보인 개념도.
도 7은 쐐기단조와 복귀단조를 실시하는 제2단조단계의 과정을 보인 개념도.
도 8a 및 도 8b는 업셋단조를 실시하는 제1지그와 상기 제1지그에 의해 소성 가공되는 탄탈륨 빌렛을 도시한 개념도들.
도 9a 및 도 9b는 업셋단조 후에 복귀단조를 실시하는 제2지그와 상기 제2지그에 의해 원래의 형상으로 복원되는 탄탈륨 빌렛을 도시한 개념도들.
도 10a 및 도 10b는 쐐기단조를 실시하는 제3지그와 상기 제3지그에 의해 소성 가공되는 탄탈륨 빌렛을 도시한 개념도들.
도 11a 및 도 11b는 쐐기단조 후에 복귀단조를 실시하는 제4지그와 상기 제4지그에 의해 원래의 형상으로 복원되는 탄탈륨 빌렛을 도시한 개념도들.
도 12는 본 발명의 다른 실시예에 관련된 탄탈륨의 미세조직 및 집합조직 제어방법의 흐름도.
도 13은 냉간가공하는 단계와 1차 재결정 열처리하는 단계 후 탄탈륨의 미세조직 사진.
도 14는 냉간가공하는 단계와 1차 재결정 열처리하는 단계 후 탄탈륨의 집합조직을 보인 극점도.
도 15는 제1실시예 내지 제4실시예의 공정이 완료된 후 탄탈륨의 미세조직을 각 실시예별로 보인 사진.
도 16은 제1 내지 제4실시예의 공정이 완료된 후 탄탈륨의 집합조직을 각 실시예별로 보인 극점도.
도 17은 제1 내지 제4실시예의 공정이 완료된 후 탄탈륨의 집합조직을 각 실시예별로 보인 역극점도.
이하, 본 발명에 관련된 탄탈륨의 미세조직 및 집합조직 제어방법에 대하여 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명한다. 본 명세서에서는 서로 다른 실시예라도 동일·유사한 구성에 대해서는 동일·유사한 참조번호를 부여하고, 그 설명은 처음 설명으로 갈음한다. 본 명세서에서 사용되는 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
도 1은 미세조직과 집합조직을 제어하고자 하는 탄탈륨 빌렛(10)의 개념도다.
탄탈륨은 단조 등의 소성 가공을 통해 사각기둥 형상의 빌렛으로 준비된다. 사각기둥이란 밑면이 사각형인 각기둥을 의미한다. 사각기둥의 밑면이 되는 사각형은 사다리꼴, 평행사변형, 마름모, 직사각형, 정사각형을 포함한다. 밑면에 따라 사각기둥의 형상이 달라질 수 있다. 본 발명에서 사각기둥 형상의 탄탈륨 빌렛(10)을 어느 하나의 형상으로 제한하는 것은 아니지만, 탄탈륨 빌렛(10)은 직육면체나 정육면체로 형성되는 것이 바람직하다.
탄탈륨 빌렛(10)은 가로, 세로 및 높이를 갖는다. 탄탈륨 빌렛의 가로, 세로 및 높이는 실질적으로 서로 수직이다.
탄탈륨 빌렛은 서로 수직인 제1방향, 제2방향 및 제3방향을 기준으로 설명할 수 있다. 도 1에 제1방향은 X, 제2방향은 Y, 제3방향은 Z로 표시하였다. 탄탈륨의 가로, 세로 및 높이는 각각 제1방향(X), 제2방향 및 제3방향(Z)에 대응된다.
탄탈륨 빌렛은 제1방향(X)을 바라보는 두 면(11), 제2방향(Y)을 바라보는 두 면(12) 및 제3방향(Z)을 바라보는 두 면(13)을 갖는다. 탄탈륨 빌렛은 총 6개의 면을 가지므로 육면체로 구분될 수 있다.
탄탈륨 빌렛은 제1방향(X)에 평행한 네 모서리(15), 제2방향(Y)에 평행한 네 모서리(16) 및 제3방향(Z)에 평행한 네 모서리(17)를 갖는다. 제1방향(X)의 모서리들(15)은 실질적으로 서로 평행하고, 제2방향(Y)의 모서리들(16)도 실질적으로 서로 평행하며, 제3방향(Z)의 모서리들(17)도 실질적으로 서로 평행하다. 탄탈륨 빌렛은 총 12개의 모서리를 갖는다.
도 2는 미세조직과 집합조직을 제어하기 전 탄탈륨 빌렛의 미세조직 사진이다.
미세조직과 집합조직을 제어하기 전의 탄탈륨 빌렛은 조대한 결정립도를 갖는다. 도 2를 참조하면, 미세조직 사진의 척도가 200㎛로 표시되어 있다. 미세조직과 집합조직을 제어하기 전의 탄탈륨 빌렛은 200㎛보다 큰 결정립도를 갖는다.
탄탈륨의 미세조직은 탄탈륨의 품질에 영향을 미친다. 예를 들어 폭발성형관통자의 관통력은 라이너를 구성하는 탄탈륨의 미세조직에 따라 달라질 수 있다. 조대한 탄탈륨의 결정립도는 폭발성형관통자의 관통력을 저하시킨다.
본 발명에서 획득하고자 하는 탄탈륨의 결정립도는 50㎛ 이하이다. 더욱 바람직하게 본 발명에서 획득하고자 하는 탄탈륨의 결정립도는 25㎛ 이하이다.
도 3은 미세조직과 집합조직을 제어하기 전 탄탈륨 빌렛의 집합조직을 보인 극점도다.
S는 탄탈륨 빌렛에서 극점도를 측정한 위치를 나타낸다. 탄탈륨 빌렛의 중심은 S=0으로 표시될 수 있다. S=1은 탄탈륨 빌렛의 최상부를 나타내고, S=-1은 탄탈륨 빌렛의 최하부를 나타낸다.
극점도의 오른쪽에 표시된 Levels의 수는 집합조직의 배향된 정도를 나타내는 극강도 값이다. 극강도 값이 1이면 집합조직이 발달하지 않은 랜덤조직이라는 것을 의미하고, 극강도 값이 클수록 강한 집합조직이 발달하였다는 것을 의미한다.
각 극점도의 오른쪽 위에 표시된 110, 200, 211의 숫자는 탄탈륨 빌렛의 결정면을 의미하며, 각각 {110} 결정면, {200} 결정면, {211} 결정면의 극점도임을 표시하는 것이다.
도 3을 참조하면, 탄탈륨 빌렛의 위치에 다라 최상부 표면(S=1)과 탄탈륨 빌렛의 최하부 표면(S=-1)에서 발달하는 결정방위가 서로 다르며, 매우 강하게 발달하고 있음을 확인할 수 있다. 이로부터 미세조직과 집합조직을 제어하기 전의 탄탈륨 빌렛은 위치별로 특정 방향의 결정면이 발달하였다는 것을 알 수 있다. 또한, 탄탈륨 빌렛은 불균질한 집합조직을 갖는다는 것을 알 수 있다.
탄탈륨의 집합조직은 탄탈륨의 품질에 영향을 미친다. 예를 들어 폭발성형관통자의 관통력은 라이너를 구성하는 탄탈륨의 집합조직에 따라 달라질 수 있다. 탄탈륨의 불균질한 집합조직은 폭발성형관통자의 관통력을 저하시킨다. 또한 폭발성형관통자의 비행안정성은 라이너를 구성하는 탄탈륨의 집합조직에 따라 달라질 수 있다. 탄탈륨의 불균질한 집합조직은 폭발성형관통자의 비행안정성을 저하시킨다.
본 발명은 탄탈륨의 미세조직과 집합조직을 제어하여 조대한 결정립도를 미세하게 만들고, 불균질한 집합조직을 균질하게 만들도록 이루어진다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 관련된 탄탈륨의 미세조직 및 집합조직 제어방법의 흐름도다.
탄탈륨의 미세조직 및 집합조직 제어방법은 크게 2단계로 이루어진다. 첫 단계는 탄탈륨 빌렛을 냉간가공하는 단계(S100)다. 두 번째 단계는 탄탈륨 빌렛에 대하여서 냉간압연을 복수 회 실시하는 단계(S400)다.
탄탈륨 빌렛을 냉간가공하는 단계(S100)는 탄탈륨의 초기 조직을 균질화하기 위한 것이다. 초기 조직이란 미세조직과 집합조직이 제어되기 전의 상태를 가리킨다. 앞서 도 2와 도 3에서 확인한 바와 같이, 미세조직과 집합조직을 제어하기 전의 탄탈륨은 조대한 결정립도와 불균질한 집합조직을 갖는다. 탄탈륨의 미세조직과 집합조직을 제어하기 위해서는 우선 초기 조직을 균질화해야 한다.
탄탈륨은 도 1에서 설명한 바와 같이 사각기둥 형상의 빌렛으로 준비된다. 탄탈륨 빌렛을 냉간가공하는 단계(S100)에서는 사각기둥 형상의 탄탈륨 빌렛을 소성 가공한다. 냉간이란 상온에서 공정이 이루어지는 것을 의미한다. 사각기둥 형상으로 준비된 탄탈륨 빌렛을 냉간가공하는 구체적인 방법은 도 5 내지 도 7에 기재되어 있으므로, 냉간가공하는 단계(S100)의 구체적인 방법에 대하여는 도 5 내지 도 7을 참조하여 후술한다.
탄탈륨 빌렛을 냉간가공 하면 탄탈륨의 초기 조직을 균질화 할 수 있다. 초기 조직을 균질화 하고 나면, 탄탈륨 빌렛에 대하여 냉간압연을 복수 회 실시한다(S400).
압연이란 회전하는 두 롤 사이로 탄탈륨 빌렛을 통과시켜 판재의 형상으로 가공하는 것을 의미한다. 냉간압연의 압연 방향은 일정하게 설정되어 실시될 수 있다. 이와 달리 냉간압연은 압연 방향을 변화시키면서 실시될 수 있다.
압연 방향을 변화시키는 경우의 냉간압연은, 1차 압연 이후부터 매회 냉간압연을 실시하기 전에 탄탈륨 빌렛을 회전시킨 후 다음 압연을 실시할 수 있다. 탄탈륨 빌렛의 회전 방향은 시계방향 또는 반시계방향으로 설정된다. 탄탈륨 빌렛은 매 회 설정된 회전 방향으로만 회전된다.
탄탈륨 빌렛의 회전 각도는 매 회마다 서로 동일하게 설정된다. 예를 들어 탄탈륨 빌렛의 매 회 회전 각도는 5~355°의 범위에서 설정될 수 있다. 탄탈륨 빌렛의 냉간압연 횟수는 (1) 탄탈륨 빌렛의 매 회 회전 각도와 (2) 냉간압연의 목표로 설정된 총 압하율에 따라 결정된다.
설명을 위해 탄탈륨 빌렛의 매 회 회전 각도를 a(°)라 하고, 냉간압연 횟수를 r이라 한다. 탄탈륨 빌렛의 냉간압연은 a°×r의 값이 360(°)의 배수(N, N은 자연수)와 일치(a°×r = 360°×N)할 때 목표로 설정된 총 압하율에 도달하도록 이루어진다.
예를 들어 다른 예를 들어 탄탈륨 빌렛의 매회 회전 각도가 90°로 설정되면, 90°×r의 값이 360(°)의 배수(N)와 일치하게 되는 냉간압연 회수(r)는 4의 배수(4, 8, 12....)로 결정될 수 있다. 따라서 이 경우 냉간압연을 실시하는 단계는, 탄탈륨 빌렛을 매회 90° 회전시키면서 4회(또는 8회, 12회...) 압연하였을 때 목표로 설정된 총 압하율에 도달하도록 이루어질 수 있다. 이를테면 냉간압연을 실시하는 단계는, 1차 압연을 실시하고, 탄탈륨 빌렛을 90°회전(원점을 기준으로 90°)시킨 후 2차 압연을 실시하고, 탄탈륨 빌렛을 다시 90° 추가 회전(원점을 기준으로 180°)시킨 후 3차 압연을 실시하고, 탄탈륨 빌렛을 또 다시 90° 추가 회전(원점을 기준으로 270°)시킨 후 4차 압연을 실시하여 총 압하율에 도달하도록 이루어질 수 있다. 270°에서 원점으로 돌아왔을 때에는 압연을 실시하지 않는다. 그 이유는 각 방향에 대하여 균일하게 압연을 실시하기 위해서이다.
다른 예를 들어 탄탈륨 빌렛의 매회 회전 각도가 60°로 설정되면, 60°×r의 값이 360(°)의 배수(N)와 일치하게 되는 냉간압연 회수(r)는 6의 배수(6, 12, 18....)로 결정될 수 있다. 따라서 이 경우 냉간압연을 실시하는 단계는 탄탈륨 빌렛을 매회 60° 회전시키면서 6회(또는 12회, 18회...) 압연하였을 때 목표로 설정된 총 압하율에 도달하도록 이루어질 수 있다.
냉간압연을 복수 회 실시하는 단계(S400)에서 탄탈륨 빌렛의 목표 결정립도는 50㎛ 이하로 설정된다. 목표 결정립도에 도달하기 위해 탄탈륨 빌렛에 가해지는 총 압하율은 50% 이상으로 설정될 수 있으며, 엄격하게는 60~99%로 설정될 수 있다. 탄탈륨 빌렛의 결정립도를 50㎛로 만들기 위해 냉간압연을 실시하는 단계의 총 압하율은 70% 이상으로 제어되는 것이 바람직하다. 탄탈륨 빌렛의 매회 회전 각도는 총 압하율과 냉간압연 횟수(r)를 고려하여 60~90°의 범위에서 결정되는 것이 바람직하다.
이하에서는 냉간가공하는 단계(S100)에 대하여 더욱 상세하게 설명한다.
도 5는 도 4의 냉간가공하는 단계(S100)를 더욱 상세하게 나타낸 흐름도다. 도 6은 업셋단조와 복귀단조를 실시하는 제1단조단계(S110)의 과정을 보인 개념도다. 도 7은 쐐기단조와 복귀단조를 실시하는 제2단조단계(S120)의 과정을 보인 개념도다.
먼저 도 5를 참조하면, 탄탈륨 빌렛을 냉간가공하는 단계(S100)는 제1단조단계(S110)와 제2단조단계(S120)를 포함한다.
제1단조단계(S110)에서는 서로 다른 방향에 대하여 업셋단조와 복귀단조를 실시한다. 서로 다른 방향이란, 예를 들어 서로 수직인 제1 내지 제3방향일 수 있다. 구체적으로 제1단조단계(S110)는, 제1방향으로 1차 업셋단조를 실시하고 1차 복귀단조를 실시하는 단계(S111), 제2방향으로 2차 업셋단조를 실시하고 2차 복귀단조를 실시하는 단계(S112), 제3방향으로 3차 업셋단조를 실시하고 3차 복귀단조를 실시하는 단계(S113)를 포함한다.
업셋단조란 탄탈륨 빌렛의 두 면을 서로 가까워지도록 가압하는 단조를 의미한다. 복귀단조란 탄탈륨 빌렛을 업셋단조 전의 형상으로 복원시키는 단조를 의미한다. 업셋단조와 복귀단조를 실시하는 방향의 순서는 임의적이다.
제2단조단계(S120)에서는 탄탈륨 빌렛의 서로 다른 방향에 대하여 쐐기단조와 복귀단조를 실시한다. 구체적으로 제2단조단계(S120)는, 어느 한 방향의 모서리들을 가압하여 1차 쐐기단조를 실시하고 1차 복귀단조를 실시하는 단계(S121), 1차 쐐기 단조와 다른 방향의 모서리들을 가압하여 2차 쐐기단조를 실시하고 2차 복귀단조를 실시하는 단계(S122), 1차 및 2차 쐐기단조와 다른 방향의 모서리들을 가압하여 쐐기단조를 실시하고 복귀단조를 실시하는 단계(S123)를 포함한다.
쐐기단조란 탄탈륨 빌렛의 서로 평행한 두 모서리를 서로 가까워지도록 가압하는 단조를 의미한다. 복귀단조란 탄탈륨 빌렛을 쐐기단조 전의 형상으로 복원시키는 단조를 의미한다. 쐐기단조와 복귀단조를 실시하는 방향의 순서는 임의적이다.
제1단조단계(S110)와 제2단조단계(S120)는 탄탈륨 빌렛이 목표로 하는 총 변형률에 도달할 때까지 반복될 수 있다. 총 변형률이란 제1단조단계(S110)와 제2단조단계(S120)를 모두 완료하였을 때 탄탈륨 빌렛의 변형률에 인가된 변형률의 총합을 의미한다.
각각의 단조단계(S110)(S120)에서 탄탈륨 빌렛의 변형률은 탄탈륨의 연신율을 고려하여 결정된다. 40~55%의 고연신율을 갖는 탄탈륨의 경우 가압 변형축방향 변형률은 10~70%로 설정될 수 있으며, 엄격하게는 20~50%로 설정되는 것이 바람직하다. 가압 변형축방향 변형률이란 1회의 단조를 통해 탄탈륨 빌렛에 가해지는 변형률을 의미한다. 가압 변형축방향 변형률이 20%보다 낮으면, 탄탈륨 빌렛의 내부까지 충분한 변형이 이루어지지 않을 수 있다. 반대로 가압 변형축방향 변형률이 50%보다 높으면 탄탈륨 빌렛에 파단이 발생할 수 있다. 총 변형률은 파단이 발생하지 않는 한 가급적 높게 설정되는 것이 바람직하다.
제1단조단계(S110) 또는 제2단조단계(S120) 이후에 응력 제거 열처리를 실시할 수 있다. 응력 제거 열처리는 탄탈륨 빌렛의 연신율을 고려하여 균열이나 찢어짐의 발생을 방지하기 위한 것이다.
제1단조단계(S110)와 제2단조단계(S120)를 반복적으로 실시하는 경우, 응력 제거 열처리도 여러 번 실시될 수 있다. 예를 들어, 제1단조단계(S110) 후 응력 제거 열처리를 실시하고, 제2단조단계(S120) 후 응력 제거 열처리를 실시하는 과정을 반복할 수 있다. 또는 제1단조단계(S110) 후에는 응력 제거 열처리를 실시하지 않고 제2단조단계(S120) 후에만 응력제거 열처리를 실시하는 과정을 반복할 수도 있다.
도 6에는 업셋단조와 복귀단조를 실시하는 제1단조단계(S110)의 과정이 도시되어 있다.
업셋단조(S111a, S112a, S113a)는 서로 수직인 제1방향 내지 제3방향(X 내지 Z) 중 어느 한 방향(예를 들어 제1방향)에 대하여 탄탈륨 빌렛의 변형을 제한하고, 다른 한 방향(예를 들어 제2방향)에 대하여 탄탈륨 빌렛의 변형률(또는 변형량)을 설정한 상태에서, 나머지 한 방향(예를 들어 제3방향)을 따라 탄탈륨 빌렛의 면을 가압하여 실시된다. 변형이 제한되는 방향, 변형률(또는 변형량)이 설정되는 방향, 가압되는 방향의 순서는 임의로 선택될 수 있다.
도 6을 참조하면, 1차 업셋단조(S111a)는 제1방향(X)에 대하여 탄탈륨 빌렛의 변형을 제한하고, 제2방향(Y)에 대하여 변형률(또는 변형량)을 설정한 상태에서, 제3방향(Z)을 따라 탄탈륨 빌렛의 면을 가압(F)하여 실시된다. 탄탈륨 빌렛은 1차 업셋단조(S111a)에 의해 제1방향으로 변화가 없고, 제2방향으로 미리 설정된 변형률(또는 변형량)만큼 돌출되며, 제3방향으로는 압축된다.
정육면체이던 탄탈륨 빌렛은 1차 업셋단조(S111a)에 의해 직육면체로 소성 변형된다. 1차 업셋단조(S111a)가 완료되면, 1차 복귀단조(S111b)가 이어진다.
복귀단조(S111b, S112b, S113b)는 서로 수직인 제1방향 내지 제3방향(X 내지 Z) 중 어느 한 방향(예를 들어 제1방향)에 대하여 탄탈륨 빌렛의 변형을 제한하고, 다른 한 방향(예를 들어 제2방향)에 대하여 탄탈륨 빌렛의 변형률(또는 변형량)을 설정한 상태에서, 나머지 한 방향(예를 들어 제3방향)을 따라 탄탈륨 빌렛의 면을 가압하여 실시된다.
복귀단조(S111b, S112b, S113b)에서 변형률(또는 변형량)은 탄탈륨 빌렛이 원래의 형상과 동일한 형상으로 복원되는 값으로 설정된다. 탄탈륨 빌렛이 가압되는 방향은 업셋단조 단계에서 돌출된 방향이다. 예를 들어, 업셋단조(S111a, S112a, S113a) 단계에서 탄탈륨 빌렛이 제3방향으로 돌출되었으면, 복귀단조(S111b, S112b, S113b)에서는 제3방향을 바라보는 탄탈륨 빌렛의 면을 가압한다.
도 6을 참조하면, 1차 복귀단조(S111b)는 제1방향(X)에 대하여 탄탈륨 빌렛의 변형을 제한하고, 제3방향(Z)에 대하여 변형률(또는 변형량)을 설정한 상태에서, 제2방향(Y)을 따라 탄탈륨 빌렛의 면을 가압(F)하여 실시된다. 탄탈륨 빌렛은 제1방향(X)으로는 변화가 없고, 제3방향(Z)으로는 미리 설정된 변형률(또는 변형량)만큼 돌출되며, 제2방향(Y)으로는 압축된다.
도 6에서 1차 복귀단조(S111b)는 1차 업셋단조(S111a)를 완료한 탄탈륨 빌렛을 90°회전시킨 상태에서 실시되었다. 따라서 1차 복귀단조(S111b)에서 가압되는 면은 1차 업셋단조(S111a)에서 돌출되었던 면에 해당한다.
복귀단조에서 변형률(또는 변형량)은 탄탈륨 빌렛이 원래의 형상과 동일한 형상으로 복원되는 값으로 설정된다. 탄탈륨 빌렛은 1차 복귀단조(S111b)에 의해 원래의 형상으로 복원된다. 원래의 형상이란 1차 업셋단조(S111a) 전의 형상을 의미한다.
1차 업셋단조(S111a)와 1차 복귀단조(S111b)가 완료되면, 2차 업셋단조(S112a)와 2차 복귀단조(S112b)가 이어진다. 그리고, 2차 업셋단조(S112a)와 2차 복귀단조(S113b)가 완료되면, 3차 업셋단조(S113a)와 3차 복귀단조(S113b)가 이어진다.
2차 업셋단조(S112a)와 3차 업셋단조(S113a)는 방향만 다를 뿐 실질적으로 1차 업셋단조(S111a)와 동일하게 이루어진다. 마찬가지로 2차 복귀단조(S112b)와 3차 복귀단조(S113b)는 방향만 다를 뿐 실질적으로 1차 복귀단조(S111b)와 동일하게 이루어진다.
제1 내지 제3방향으로 업셋단조(S111a, S112a, S113a)와 복귀단조(S111b, S112b, S113b)를 실시함에 따라, 탄탈륨 빌렛의 내부에는 주로 대각선 방향의 균일한 소성 변형이 가해지게 된다.
제1 내지 제3방향으로의 업셋단조(S111a, S112a, S113a) 및 복귀단조(S111b, S112b, S113b)만으로는 탄탈륨 빌렛의 대각선 방향으로만 주로 변형이 가해지고, 탄탈륨 빌렛의 각 면과 수직 또는 수평의 방향으로는 거의 소성 변형이 가해지지 않는다. 따라서 탄탈륨 빌렛의 각 면과 수직 또는 수평 방향으로 변형을 부가하기 위해 쐐기단조 및 복귀단조를 수행하게 된다.
도 7에는 쐐기단조와 복귀단조를 실시하는 제2단조단계(S120)의 과정이 도시되어 있다.
쐐기단조(S121a, S122a, S123a)는 어느 한 방향에 대하여 탄탈륨 빌렛의 변형을 제한하고, 변형이 제한된 방향에 평행한 네 개의 대각선 중 서로 대각선 방향에 위치한 두 모서리를 이격시키는 방향으로 변형률을 설정한 상태에서, 나머지 두 모서리를 서로 가까워지는 방향으로 가압하여 실시된다. 대각선 방향에 위치하는 두 모서리는 서로 이웃하지 않는 두 모서리를 의미한다. 나머지 두 모서리도 대각선 방향에 위치한다.
사각기둥 형상의 탄탈륨 빌렛에는 서로 평행한 모서리가 네 개다. 따라서 서로 대각선 방향에 위치하는 두 모서리가 가압되면, 가압되는 두 모서리는 서로 가까워지고, 가압되지 않는 나머지 두 모서리는 서로 멀어지게 된다. 쐐기단조는, 탄탈륨 빌렛을 팔면체로 소성 변형시키도록 서로 이격되는 두 모서리를 면으로 소성 변형시킨다. 이에 따라 탄탈륨 빌렛은 모서리의 양쪽에 두 면이 위치한 육면체의 형상에서 면의 양쪽에 두 면이 위치한 팔면체의 형상으로 가공된다.
서로 가까워지는 방향으로 가압되는 각 모서리의 양쪽에는 두 면이 위치하고 있다. 쐐기단조를 실시하기 전에 두 면이 이루는 각은 실질적으로 90°다. 이 각은 쐐기단조에 의해 둔각으로 변한다. 쐐기단조에 의해 변하는 둔각의 범위는 약 100~170°로 설정될 수 있다. 둔각이 100°보다 작으면 탄탈륨 빌렛에 가해지는 변형률이 지나치게 작고, 170°보다 크면 모서리를 면으로 누르는 것과 마찬가지이므로 실질적인 쐐기단조가 이루어지기 어렵다.
1차 쐐기단조(S121a)는, 탄탈륨 빌렛의 제1방향(X) 변형을 제한하고, 상기 제1방향(X)에 평행한 네 개의 모서리 중 대각선 방향에 위치하는 두 모서리를 서로 이격시키는 방향으로 변형률을 설정한 상태에서, 나머지 두 모서리를 서로 가까워지는 방향으로 가압하여 실시될 수 있다. 이와 같이 1차 쐐기단조(S121a)를 실시하면 상기 탄탈륨 빌렛이 상기 제1방향(X)으로는 변화가 없으나, 가압되는 두 모서리는 서로 가까워지며, 서로 멀어지는 두 모서리는 각각 면으로 소성 변형된다. 육면체의 탄탈륨 빌렛에 두 면이 추가로 형성됨에 따라, 탄탈륨 빌렛은 팔면체로 변형된다.
복귀단조(S121b, S122b, S123b)는 쐐기단조(S121a, S122a, S123a)에서 변형이 제한된 방향과 동일한 방향에 대하여 탄탈륨 빌렛의 변형을 제한하고, 쐐기단조(S121a, S122a, S123a)에 의해 서로 가까워진 두 모서리를 다시 서로 멀어지는 방향으로 변형률(또는 변형량)을 설정한 상태에서, 쐐기단조(S121a, S122a, S123a)에 의해 형성된 두 면을 가압하여 실시된다. 변형률(또는 변형량)은 탄탈륨 빌렛이 쐐기단조 전의 원래의 형상과 동일한 형상으로 복원되는 값으로 설정된다.
복귀단조(S121b, S122b, S123b)는 쐐기단조(S121a, S122a, S123a)에 의해 서로 가까워진 두 모서리를 다시 서로 멀어지는 방향으로 이격시키면서, 서로 멀어지는 각각의 모서리의 양쪽에 위치하는 두 면을 하나의 면으로 소성 변형시킨다. 이에 따라 복귀단조(S121b, S122b, S123b)는 탄탈륨 빌렛을 팔면체에서 육면체로 소성 변형시킨다.
예를 들어, 도 7의 1차 복귀단조(S121b)에서 서로 멀어지는 두 모서리는 팔면체의 가장 위에 위치하는 모서리(15a)와 팔면체의 가장 아래에 위치하는 모서리(15b)다. 설명을 위해 팔면체의 가장 위에 위치하는 모서리(15a)를 임의적으로 제1모서리(15a)라고 명명하고 팔면체의 가장 아래에 위치하는 모서리(15b)를 임의적으로 제2모서리(15b)라고 명명할 수 있다. 제1모서리(15a)의 양쪽에는 두 개의 면이 있으며, 제2모서리(15b)의 양쪽에도 두 개의 면이 있다. 1차 복귀단조(S121b)에 의해 제1모서리(15a)의 양쪽에 위치하는 두 개의 면이 하나의 면으로 변형되고, 제2모서리(15b)의 양쪽에 위치하는 두 개의 면도 하나의 면으로 변형된다. 1차 복귀단조(S121b)에 의해 탄탈륨 빌렛은 팔면체에서 육면체로 되돌아 온다.
1차 복귀단조(S121b)는 탄탈륨 빌렛의 제1방향(X) 변형을 제한하고, 1차 쐐기단조에 의해 서로 가까워진 두 모서리를 다시 서로 멀어지는 방향으로 변형률을 설정한 상태에서, 1차 쐐기단조(S121a)에 의해 형성된 두 면을 서로 가까워지는 방향으로 가압하여 실시된다. 탄탈륨 빌렛은 1차 복귀단조(S121b)에 의해 원래의 형상으로 복원된다. 원래의 형상이란 1차 쐐기단조(S121a) 전의 형상을 의미한다.
1차 쐐기단조(S121a)와 1차 복귀단조(S121b)가 완료되면, 2차 쐐기단조(S122a)와 2차 쐐기단조(S122b)가 이어진다. 그리고, 2차 쐐기단조(S122a)와 2차 복귀단조(S123b)가 완료되면, 3차 쐐기단조(S113a)와 3차 복귀단조(S123b)가 이어진다.
2차 쐐기단조(S122a)와 3차 쐐기단조(S123a)는 방향만 다를 뿐 실질적으로 1차 쐐기단조(S121a)와 동일하게 이루어진다. 마찬가지로 2차 복귀단조(S122b)와 3차 복귀단조(S123b)는 방향만 다를 뿐 실질적으로 1차 복귀단조(S121b)와 동일하게 이루어진다.
도 7에서 2차 쐐기단조(S122a)와 3차 쐐기단조(S123a)에서 탄탈륨 빌렛의 변형을 제한방향은 1차 쐐기단조(S121a)와 구별되도록 각각 Y', Z'으로 정의하였다. Y, Z 방향으로 표시하지 않고 Y', Z'로 표시한 것은, 1차 쐐기단조(S121a)와 1차 복귀단조(S121b)에 의해 탄탈륨 빌렛의 방향이 변형되었기 때문이다.
1차 내지 3차 쐐기단조(S121a, S122a, S123a)와 1차 내지 3차 복귀단조(S121b, S122b, S123b)를 실시함에 따라, 탄탈륨 빌렛의 내부에는 주로 대각선 방향의 균일한 소성 변형이 가해지게 된다. 쐐기단조(S121a, S122a, S123a)와 복귀단조(S121b, S122b, S123b)를 서로 다른 방향에 대하여 반복하기 때문에 탄탈륨 빌렛은 초기의 사각기둥 형상을 유지하며, 탄탈륨 빌렛의 각 면과 수직인 방향 또는 수평인 방향으로 균일하게 소성 변형이 가해진다.
제1단조단계(S110) 및 제2단조단계(S120)를 실시함에 따라, 탄탈륨 빌렛의 형상은 초기의 사각기둥 형상으로 유지된다. 그리고 탄탈륨 빌렛의 내부에는 대각선 방향, 면에 수직 또는 수평인 방향으로 균일하게 소성 변형이 가해지게 된다. 이러한 소성 변형으로 인해, 탄탈륨의 미세조직 및 집합조직을 균일하게 제어할 수 있다.
도 8a와 도 8b는 업셋단조를 실시하는 제1지그(100)와 상기 제1지그에 의해 소성 가공되는 탄탈륨 빌렛(10)을 도시한 개념도다. 도 8a는 탄탈륨 빌렛(10)을 가압하기 전의 상태를 도시한 것이다. 도 8b는 탄탈륨 빌렛(10)을 가압한 후의 상태를 도시한 것이다.
업셋단조는 제1지그(100)를 이용하여 실시될 수 있다. 제1지그(100)는 제1베이스금형(110)과 제1가압금형(120)을 포함한다. 설명의 편의를 위해 서로 수직인 제1 내지 제3방향(X, Y, Z)을 기준으로 설정한다. 탄탈륨 빌렛(10)의 제1방향 면은 제1방향(X)을 바라보는 면을 의미하고, 제2방향 면은 제2방향(Y)을 바라보는 면을 의미하며, 제3방향 면은 제3방향(Z)을 바라보는 면을 의미한다. 탄탈륨 빌렛(10)의 제1방향 모서리는 제1방향(X)과 평행한 모서리를 의미하고, 제2방향 모서리는 제2방향(Y)과 평행한 모서리를 의미하며, 제3방향 모서리는 제3방향(Z)과 평행한 모서리를 의미한다.
제1베이스금형(110)은 탄탈륨 빌렛(10)을 수용하도록 이루어진다. 제1베이스금형(110)은 바닥면(118), 변형 제한면들(111a, 111b) 및 변형률 설정면들(113a, 113b)을 포함한다. 바닥면(118), 변형 제한면들(111a, 111b) 및 변형률 설정면들(113a, 113b)은 탄탈륨 빌렛(10)을 수용하는 공간(119, 수용부)을 형성한다. 변형 제한면들(111a, 111b)과 변형률 설정면들(113a, 113b)은 실질적으로 탄탈륨 빌렛(10)을 수용하는 공간의 높이면을 형성한다. 탄탈륨 빌렛(10)은, 바닥면(118), 변형 제한면들(111a, 111b) 및 변형률 설정면들(113a, 113b)에 의해 형성되는 공간(119, 수용부)에 수용된다.
바닥면(118)은 제1베이스금형(110)에 수용된 탄탈륨 빌렛(10)을 지지한다. 바닥면(118)의 면적은 변형 제한면들(111a, 111b)과 변형률 설정면들(113a, 113b)에 의해 결정될 수 있다. 제1가압금형(120)에 의해 탄탈륨 빌렛(10)이 가압될 때, 바닥면(118)은 탄탈륨 빌렛(10)을 기준으로 상기 제1가압금형(120)의 반대쪽에서 탄탈륨 빌렛(10)을 가압한다.
변형 제한면들(111a, 111b)은 탄탈륨 빌렛(10)의 제1방향(X) 소성 변형을 제한하도록 탄탈륨 빌렛(10)의 제1방향(X) 면들과 맞닿는다. 사각기둥 형상의 탄탈륨 빌렛(10)은 두 개의 제1방향 면을 갖는다. 이에 대응하여 제1베이스금형(110)도 두 개의 변형 제한면(111a, 111b)을 갖는다. 변형 제한면들(111a, 111b)은 제1베이스금형(110)에 수용된 탄탈륨 빌렛(10)을 기준으로 제1방향(X)을 따라 서로 반대쪽에 위치한다.
변형 제한면들(111a, 111b)은 탄탈륨 빌렛(10)의 제1방향(X) 면들과 맞닿는다. 따라서 탄탈륨 빌렛(10)에 외력이 가해지더라도 변형 제한면들(111a, 111b)은 탄탈륨 빌렛(10)의 제1방향(X) 소성 변형을 제한할 수 있다.
변형률 설정면들(113a, 113b)은 탄탈륨 빌렛(10)의 제2방향(Y) 변형률을 설정하도록 탄탈륨 빌렛(10)의 제2방향 면들로부터 이격된다. 사각기둥 형상의 탄탈륨 빌렛(10)은 두 개의 제2방향 면을 갖는다. 이에 대응하여 제1베이스금형(110)도 두 개의 변형률 설정면(113a, 113b)을 갖는다. 변형률 설정면들(113a, 113b)은 제1베이스금형(110)에 수용된 탄탈륨 빌렛(10)을 기준으로 제2방향(Y)을 따라 서로 반대쪽에 위치한다.
변형률 설정면들(113a, 113b)은 탄탈륨 빌렛(10)의 제2방향 면들로부터 이격되어 있다. 따라서 탄탈륨 빌렛(10)에 외력이 가해지면, 탄탈륨 빌렛(10)은 제2방향(Y)으로 소성 변형될 수 있다. 외력이 충분하게 가해지면 탄탈륨 빌렛(10)의 제2방향(Y) 소성 변형은 변형률 설정면들(113a, 113b)에 맞닿을 때까지 이루어지므로, 변형률 설정면들(113a, 113b)은 탄탈륨 빌렛(10)의 변형률(또는 변형량)을 설정할 수 있다. 변형률 설정면들(113a, 113b)은 변형량 설정면들로 명명될 수도 있다.
탄탈륨 빌렛(10)의 변형률(또는 변형량)은 제1베이스금형(110)에 수용된 탄탈륨 빌렛(10)과 변형률 설정면들(113a, 113b) 사이의 거리에 따라 결정될 수 있다. 탄탈륨 빌렛(10)의 변형률이 상대적으로 작게 설정되려면, 변형률 설정면들(113a, 113b)은 상대적으로 탄탈륨 빌렛(10)에 가깝게 배치되어야 한다. 탄탈륨 빌렛(10)의 변형률이 상대적으로 크게 설정되려면 변형률 설정면들(113a, 113b)은 상대적으로 탄탈륨 빌렛(10)으로부터 멀리 배치되어야 한다.
제1가압금형(120)은 탄탈륨 빌렛(10)의 제3방향 면을 가압하도록 이루어진다. 제1가압금형(120)이 탄탈륨 빌렛(10)의 두 제3방향 면 중 하나를 가압하면, 작용 반작용의 법칙에 의해 제1베이스금형(110)의 바닥면(118)도 탄탈륨 빌렛(10)의 다른 제3방향 면을 가압하게 된다.
업셋단조는 제1베이스금형(110)에 탄탈륨 빌렛(10)을 배치시키고 제1가압금형(120)으로 탄탈륨 빌렛(10)을 가압하여 실시된다. 업셋단조의 실시에 의해 탄탈륨 빌렛(10)은 제1방향(X)으로는 변화가 없고, 제2방향(Y)으로는 돌출되며, 제3방향(Z)으로는 압축된다.
탄탈륨 빌렛(10)의 다른 방향들에서 실시되는 업셋단조들은, 제1베이스금형(110)에 탄탈륨 빌렛(10)을 배치시키는 방향들을 달리하여 실시될 수 있다.
도 9a 및 도 9b는 업셋단조 후에 복귀단조를 실시하는 제2지그(200)와 상기 제2지그(200)에 의해 원래의 형상으로 복원되는 탄탈륨 빌렛(10)을 도시한 개념도다. 도 9a는 탄탈륨 빌렛(10)을 가압하기 전의 상태를 도시한 것이다. 도 9b는 탄탈륨 빌렛(10)을 가압한 후의 상태를 도시한 것이다.
업셋단조 후의 복귀단조는 제2지그(200)를 이용하여 실시될 수 있다. 제2지그(200)는 제2베이스금형(210)과 제2가압금형(220)을 포함한다. 설명의 편의를 위해 서로 수직인 제1 내지 제3방향(X, Y, Z)을 기준으로 설정한다. 탄탈륨 빌렛(10)의 제1방향 면은 제1방향(X)을 바라보는 면을 의미하고, 제2방향 면은 제2방향(Y)을 바라보는 면을 의미하며, 제3방향 면은 제3방향(Z)을 바라보는 면을 의미한다. 탄탈륨 빌렛(10)의 제1방향 모서리는 제1방향(X)과 평행한 모서리를 의미하고, 제2방향 모서리는 제2방향(Y)과 평행한 모서리를 의미하며, 제3방향(Z) 모서리는 제3방향과 평행한 모서리를 의미한다.
제2베이스금형(210)은 탄탈륨 빌렛(10)을 수용하도록 형성되는 수용부(219)를 구비한다. 수용부(219)는 탄탈륨 빌렛(10)의 원래의 형상에 대응되는 형상을 갖는다. 원래의 형상이란 탄탈륨 빌렛(10)이 업셋단조되기 전의 형상을 의미한다.
제2베이스금형(210)은 바닥면(218), 변형 제한면들(211a, 211b) 및 변형률 설정면들(213a, 213b)을 포함한다. 바닥면(218), 변형 제한면들(211a, 211b) 및 변형률 설정면들(213a, 213b)은 탄탈륨 빌렛(10)을 수용하는 수용부(219)를 형성한다. 수용부(219)의 형상은 탄탈륨 빌렛(10)의 원래의 형상에 대응된다. 원래의 형상이란 탄탈륨 빌렛(10)이 업셋단조 되기 전의 형상을 의미한다. 변형 제한면들(211a, 211b)과 변형률 설정면들(213a, 213b)은 실질적으로 수용부(219)의 높이면을 형성한다. 탄탈륨 빌렛(10)은, 바닥면(218), 변형 제한면들(211a, 211b) 및 변형률 설정면들(213a, 213b)에 의해 형성되는 수용부(219)에 수용된다.
바닥면(218)은 제2베이스금형(210)에 수용된 탄탈륨 빌렛(10)을 지지한다. 바닥면(218)의 면적은 변형 제한면들(211a, 211b)과 변형률 설정면들(213a, 213b)에 의해 결정될 수 있다. 제2가압금형(220)에 의해 탄탈륨 빌렛(10)이 가압될 때, 바닥면(218)은 탄탈륨 빌렛(10)을 기준으로 상기 제2가압금형(220)의 반대쪽에서 탄탈륨 빌렛(10)을 가압한다.
변형 제한면들(211a, 211b)은 탄탈륨 빌렛(10)의 제1방향 소성 변형을 제한하도록 탄탈륨 빌렛(10)의 제1방향 면들과 맞닿는다. 사각기둥 형상의 탄탈륨 빌렛(10)은 두 개의 제1방향 면을 갖는다. 이에 대응하여 제2베이스금형(210)도 두 개의 변형 제한면(211a, 211b)을 갖는다. 변형 제한면들(211a, 211b)은 제1베이스금형(210)에 수용된 탄탈륨 빌렛(10)을 기준으로 제1방향(X)을 따라 서로 반대쪽에 위치한다.
변형 제한면들(211a, 211b)은 탄탈륨 빌렛(10)의 제1방향 면들과 맞닿아 있다. 따라서 탄탈륨 빌렛(10)에 외력이 가해지더라도 변형 제한면들(211a, 211b)은 탄탈륨 빌렛(10)의 제1방향 소성 변형을 제한할 수 있다.
변형률 설정면들(213a, 213b)은 탄탈륨 빌렛(10)의 제3방향(Z) 변형률을 설정하도록 탄탈륨 빌렛(10)의 제3방향 면들로부터 이격된다. 사각기둥 형상의 탄탈륨 빌렛(10)은 두 개의 제3방향 면을 갖는다. 이에 대응하여 제1베이스금형(210)도 두 개의 변형률 설정면(213a, 213b)을 갖는다. 변형률 설정면들(213a, 213b)은 제1베이스금형(210)에 수용된 탄탈륨 빌렛(10)을 기준으로 제3방향(Z)을 따라 서로 반대쪽에 배치된다.
변형률 설정면들(213a, 213b)은 탄탈륨 빌렛(10)의 제3방향 면들로부터 이격되어 있다. 따라서 탄탈륨 빌렛(10)에 외력이 가해지면, 탄탈륨 빌렛(10)은 제3방향(Z)으로 소성 변형될 수 있다. 외력이 충분하게 가해지면 탄탈륨 빌렛(10)의 제3방향(Z) 소성 변형은 변형률 설정면들(213a, 213b)에 맞닿을 때까지 이루어지므로, 변형률 설정면들(213a, 213b)은 탄탈륨 빌렛(10)의 변형률(또는 변형량)을 설정할 수 있다. 변형률 설정면들(213a, 213b)은 변형량 설정면들로 명명될 수도 있다.
탄탈륨 빌렛(10)의 변형률(또는 변형량)은 제2베이스금형(210)에 수용된 탄탈륨 빌렛(10)과 변형률 설정면들(213a, 213b) 사이의 거리에 따라 결정될 수 있다. 탄탈륨 빌렛(10)의 변형률이 상대적으로 작게 설정되려면, 변형률 설정면들(213a, 213b)은 상대적으로 탄탈륨 빌렛(10)에 가깝게 배치되어야 한다. 탄탈륨 빌렛(10)의 변형률이 상대적으로 크게 설정되려면 변형률 설정면들(213a, 213b)은 상대적으로 탄탈륨 빌렛(10)으로부터 멀리 배치되어야 한다. 탄탄률 빌렛(10)의 변형률(또는 변형률)은 탄탈륨 빌렛(10)을 업셋단조 전의 형상으로 복원시키는 값으로 설정된다.
제2가압금형(220)은 탄탈륨 빌렛(10)의 제2방향 면을 가압하도록 이루어진다. 제2가압금형(220)이 탄탈륨 빌렛(10)의 두 제2방향 면 중 하나를 가압하면, 작용 반작용의 법칙에 의해 제2베이스금형(210)의 바닥면(218)도 탄탈륨 빌렛(10)의 다른 제2방향 면을 가압하게 된다.
업셋단조 후의 복귀단조는 제2베이스금형(210)에 탄탈륨 빌렛(10)을 배치시키고 제2가압금형(220)으로 탄탈륨 빌렛(10)을 가압하여 실시된다. 복귀단조의 실시에 의해 탄탈륨 빌렛(10)은 제1방향(X)으로는 변화가 없고, 제2방향(Y)으로는 압축되며, 제3방향(Z)으로는 돌출되어 업셋단조 전의 형상으로 복원된다.
탄탈륨 빌렛(10)의 다른 방향들에서 실시되는 복귀단조들은, 제2베이스금형(210)에 탄탈륨 빌렛(10)을 배치시키는 방향들을 달리하여 실시될 수 있다.
도 10a 및 도 10b는 쐐기단조를 실시하는 제3지그(300)와 상기 제3지그(300)에 의해 소성 가공되는 탄탈륨 빌렛(10)을 도시한 개념도다. 도 10a는 탄탈륨 빌렛(10)을 가압하기 전의 상태를 도시한 것이다. 도 10b는 탄탈륨 빌렛(10)을 가압한 후의 상태를 도시한 것이다.
쐐기단조는 제3지그(300)를 이용하여 실시될 수 있다. 제3지그(300)는 제3베이스금형(310)과 제3가압금형(320)을 포함한다.
제3베이스금형(310)은 탄탈륨 빌렛(10)을 수용하도록 이루어진다. 제3베이스금형(310)은 변형 제한면들(311a, 311b), 제1가압모서리(315), 제1가압경사면들(317a, 317b) 및 높이면들(313a, 313b)을 포함한다. 변형 제한면들(311a, 311b), 제1가압모서리(315), 제1가압경사면들(317a, 317b) 및 높이면들(313a, 313b)은 탄탈륨 빌렛(10)을 수용하는 공간(319, 수용부)을 형성한다. 탄탈륨 빌렛(10)은, 변형 제한면들(311a, 311b), 제1가압모서리(315), 제1가압경사면들(317a, 317b) 및 높이면들(313a, 313b)에 의해 형성되는 공간(319, 수용부)에 수용된다.
변형 제한면들(311a, 311b)은 탄탈륨 빌렛(10)의 일 방향(X) 소성 변형을 제한하도록 상기 일 방향(X)을 바라보는 탄탈륨 빌렛(10)의 면들과 맞닿는다. 상기 일 방향(X)은 설명의 편의를 위해 변형 제한 방향(X)이라 명명할 수 있다. 변형 제한 방향(X)을 바라보는 탄탈륨 빌렛(10)의 면을 두 개다. 이에 대응하여 제3베이스금형(310)도 두 개의 변형 제한면(311a, 311b)을 갖는다. 변형 제한면들(311a, 311b)은 제3베이스금형(310)에 수용된 탄탈륨 빌렛(10)을 기준으로 상기 변형 제한 방향(X)을 따라 서로 반대쪽에 위치한다.
변형 제한면들(311a, 311b)은 탄탈륨 빌렛(10)의 면들과 맞닿아 있다. 따라서 탄탈륨 빌렛(10)에 외력이 가해지더라도 변형 제한면들(311a, 311b)은 탄탈률 빌렛(10)의 변형 제한 방향(X) 소성 변형을 제한할 수 있다.
제1가압모서리(315)는 제3베이스금형(310)에 수용된 탄탈륨 빌렛(10)의 모서리(15a1)를 지지한다. 제3가압금형(320)에 의해 제3베이스금형(310)에 수용된 탄탈륨 빌렛(10)이 가압될 때, 제1가압모서리(315)는 탄탈륨 빌렛(10)의 모서리(15a1)를 가압한다.
탄탈륨 빌렛(10)은 변형 제한 방향(X)에 평행한 네 개의 모서리(15a1, 15a2, 15a3, 15a4)를 갖는다. 네 개의 모서리들 중 서로 대각선 방향에 위치한 임의의 두 모서리(15a1, 15a2)가 각각 제1가압모서리(315)와 제2가압모서리(325)에 의해 가압된다. 제2가압모서리(325)는 제3가압금형(320)에 포함되는 구성요소로 제2가압모서리(325)에 대하여는 후술한다.
제1가압경사면들(317a, 317b)은 탄탈륨 빌렛(10)의 변형률(또는 변형량)을 설정하도록 제1가압모서리(315)의 양쪽에 대칭적으로 경사지게 형성된다. 탄탈륨 빌렛(10)이 제3가압금형(320)에 의해 가압되기 전에 제1가압경사면들(317a, 317b)은 탄탈륨 빌렛(10)의 면으로부터 이격되어 있다. 외력이 충분하게 가해지면 탄탈륨 빌렛(10)의 소성 변형은 제1가압경사면들(317a, 317b)에 맞닿을 때까지 이루어지므로, 제1가압경사면들(317a, 317b)은 탄탈륨 빌렛(10)의 변형률을 설정할 수 있다.
탄탈륨 빌렛(10)에 외력이 가해지면, 탄탈륨 빌렛(10)은 제1가압경사면들(317a, 317b)에 대응되는 형태로 소성 변형될 수 있다. 제1가압모서리(315)에 의해 가압되는 탄탈륨 빌렛(10)의 모서리(15a1)의 양쪽에는 두 면이 위치하고 있다. 탄탈륨 빌렛(10)이 제3가압금형(320)에 의해 가압되기 전에 이 두 면이 이루는 각도는 실질적으로 90°다. 탄탈륨 빌렛(10)이 제3가압금형(320)에 의해 가압되면, 상기 두 면이 이루는 각도는 둔각으로 변형된다. 이 둔각은 제1가압경사면들(317a, 317b) 사이의 각도와 동일하다.
탄탈륨 빌렛(10)의 변형률(또는 변형량)은 제1가압경사면들(317a, 317b)이 이루는 각도에 따라 설정될 수 있다. 제1가압경사면들(317a, 317b)의 각도는 100~170°로 설정될 수 있다. 탄탈륨 빌렛(10)의 변형률이 상대적으로 작게 설정되려면, 제1가압경사면들(317a, 317b)의 각도는 100°에 가깝게 형성된다. 탄탈륨 빌렛(10)의 변형률이 상대적으로 크게 설정되려면, 제1가압경사면들(317a, 317b)의 각도는 170°에 가깝게 형성된다. 마찬가지로 탄탈륨 빌렛(10)의 변형률(또는 변형량)은 제2가압경사면들(327a, 327b)이 이루는 각도에 따라 설정될 수 있다.
높이면들(313a, 313b)은, 탄탈륨 빌렛(10)의 변형률(또는 변형량)을 설정하고 탄탈륨 빌렛(10)을 팔면체로 변형시키도록 제3베이스금형(310)에 수용된 탄탈륨 빌렛(10)으로부터 이격된다. 탄탈륨 빌렛(10)은 변형 제한 방향(X)에 평행한 네 개의 모서리(15a1, 15a2, 15b1, 15b2)를 갖는다. 네 개의 모서리 중 서로 대각선 방향에 위치한 임의의 두 모서리(15a1, 15a2)는 제1가압모서리(315)와 제2가압모서리(325)에 의해 가압된다. 그리고 나머지 두 모서리(15b1, 15b2)는 서로 반대쪽에서 높이면들(313a, 313b)을 마주보게 된다.
탄탈륨 빌렛(10)이 제3가압금형(320)에 의해 가압되면, 높이면들(313a, 313b)은 상기 나머지 두 모서리(15b1, 15b2)를 면으로 변형시킨다. 이에 따라 탄탈륨 빌렛(10)은 모서리들의 양쪽에 두 면이 배치되는 육면체의 형상(15b1 모서리의 양쪽에 두 면이 배치되고, 15b2 모서리의 양쪽에 두 면이 배치되는 구조)에서 면의 양쪽에 두 면이 배치되는 팔면체의 형상(15b1 모서리가 소성 변형되어 형성된 면의 양쪽에 두 면이 배치되고, 15b2 모서리가 소성 변형되어 형성된 면의 양쪽에 두 면이 배치되는 구조)으로 변형된다.
제3가압금형(320)은 제2가압모서리(325)와 제2가압경사면들(327a, 327b)을 포함한다.
제2가압모서리(325)는 제1가압모서리(315)에 의해 지지되는 모서리(15a1)의 대각선 방향에 위치하는 모서리(15a2)를 가압하도록 이루어진다. 제2가압모서리(325)에 의해 가압되는 모서리(15a2)는 변형 제한 방향(X)에 평행한 모서리들(15a1, 15a2, 15b1, 15b2) 중 하나다.
제2가압경사면들(327a, 327b)은 탄탈륨 빌렛(10)의 변형률(또는 변형량)을 설정하도록 제2가압모서리(325)의 양쪽에 대칭적으로 경사지게 형성된다. 제3가압금형(320)에 의해 외력이 충분하게 가해지면 탄탈륨 빌렛(10)의 소성 변형은 제2가압경사면들(327a, 327b)에 맞닿을 때까지 이루어지므로, 제2가압경사면들(327a, 327b)은 탄탈륨 빌렛(10)의 변형률을 설정할 수 있다.
탄탈륨 빌렛(10)에 외력이 가해지면, 탄탈륨 빌렛(10)은 제2가압경사면들(327a, 327b)에 대응되는 형태로 소성 변형될 수 있다. 제2가압모서리(325)에 의해 가압되는 탄탈륨 빌렛(10)의 모서리(15a2)의 양쪽에는 두 면이 위치하고 있다. 탄탈륨 빌렛(10)이 제3가압금형(320)에 의해 가압되기 전에 이 두 면이 이루는 각도는 실질적으로 90°다. 탄탈륨 빌렛(10)이 제3가압금형(320)에 의해 가압되면, 상기 두 면이 이루는 각도는 둔각으로 변형된다. 이 둔각은 제2가압경사면들(327a, 327b) 사이의 각도와 동일하다.
탄탈륨 빌렛(10)의 변형률은 제2가압경사면들(327a, 327b)이 이루는 각도에 따라 설정될 수 있다. 제2가압경사면들(327a, 327b)의 각도는 100~170°로 설정될 수 있다. 탄탈륨 빌렛(10)의 변형률이 상대적으로 작게 설정되려면, 제2가압경사면들(327a, 327b)의 각도는 100°에 가깝게 형성된다. 탄탈륨 빌렛(10)의 변형률이 상대적으로 크게 설정되려면, 제2가압경사면들(327a, 327b)의 각도는 170°에 가깝게 형성된다. 제1가압경사면들(317a, 317b)의 각도는 제2가압경사면들(327a, 327b)의 각도와 실질적으로 동일할 수 있다.
제3가압금형(320)이 탄탈륨 빌렛(10)을 가압하면, 작용 반작용의 법칙에 의해 제3베이스금형(310)도 탄탈륨 빌렛(10)을 가압하게 된다.
쐐기단조는 제3베이스금형(310)에 탄탈륨 빌렛(10)을 배치시키고 제3가압금형(320)으로 탄탈륨 빌렛(10)을 가압하여 실시된다. 쐐기단조의 실시에 의해 탄탈륨 빌렛(10)은 변형 제한 방향(X)으로는 변화가 없고, 나머지 방향으로는 제3가압금형(320)과 제3베이스금형(310)에 대응되는 형상으로 변형된다. 쐐기단조의 실시에 의해 탄탈륨 빌렛(10)은 팔면체로 변형된다.
탄탈륨 빌렛(10)의 다른 방향들에서 실시되는 쐐기단조들은, 제3베이스금형(310)에 탄탈륨 빌렛(10)을 배치시키는 방향들을 달리하여 실시될 수 있다.
도 11a 및 도 11b는 쐐기단조 후에 복귀단조를 실시하는 제4지그(400)와 상기 제4지그(400)에 의해 원래의 형상으로 복원되는 탄탈륨 빌렛(10)을 도시한 개념도다. 도 11a는 탄탈륨 빌렛(10)을 가압하기 전의 상태를 도시한 것이다. 도 11b는 탄탈륨 빌렛(10)을 가압한 후의 상태를 도시한 것이다.
쐐기단조 후의 복귀단조는 제4지그(400)를 이용하여 실시될 수 있다. 제4지그(400)는 제4베이스금형(410)과 제4가압금형(420)을 포함한다.
제4베이스금형(410)은 탄탈륨 빌렛(10)을 수용하도록 형성되는 수용부(419)를 구비한다. 수용부(419)는 탄탈륨 빌렛(10)의 원래의 형상에 대응되는 형상을 갖는다. 원래의 형상이란 탄탈륨 빌렛(10)이 쐐기단조되기 전의 형상을 의미한다.
제4베이스금형(410)은 바닥면(418), 변형 제한면들(411a, 411b) 및 변형률 설정면들(413a, 413b)을 포함한다. 바닥면(418), 변형 제한면들(411a, 411b) 및 변형률 설정면들(413a, 413b)은 탄탈륨 빌렛(10)을 수용하는 수용부(419)를 형성한다. 수용부(419)의 형상은 탄탈륨 빌렛(10)의 원래의 형상에 대응된다. 원래의 형상이란 탄탈륨 빌렛(10)이 쐐기단조 되기 전의 형상을 의미한다. 변형 제한면들(411a, 411b)과 변형률 설정면들(413a, 413b)은 실질적으로 수용부(419)의 높이면을 형성한다. 탄탈륨 빌렛(10)은, 바닥면(418), 변형 제한면들(411a, 411b) 및 변형률 설정면들(413a, 413b)에 의해 형성되는 수용부(419)에 수용된다.
바닥면(418)은 제4베이스금형(410)에 수용된 탄탈륨 빌렛(10)을 지지한다. 바닥면(418)의 면적은 변형 제한면들(411a, 411b)과 변형률 설정면들(413a, 413b)에 의해 결정될 수 있다. 바닥면(418)은 제4가압금형(420)에 의해 탄탈륨 빌렛(10)이 가압될 때, 탄탈륨 빌렛(10)을 기준으로 상기 제4가압금형(420)의 반대쪽에서 탄탈륨 빌렛(10)을 가압한다. 바닥면(418)과 제4가압금형(420)에 의해 가압되는 탄탈륨 빌렛(10)의 면들은 쐐기단조에 의해 형성된 면들(14)이다.
변형 제한면들(411a, 411b)은 탄탈륨 빌렛(10)의 일 방향 소성 변형을 제한하도록 탄탈륨 빌렛(10)의 상기 일 방향(X) 면들과 맞닿는다. 설명의 편의를 위해 상기 일 방향(X)을 변형 제한 방향(X)으로 명명할 수 있다. 탄탈륨 빌렛(10)은 변형 제한 방향(X)을 바라보는 두 개의 면을 갖는다. 이에 대응하여 제4베이스금형(410)도 두 개의 변형 제한면(411a, 411b)을 갖는다. 변형 제한면들(411a, 411b)은 제4베이스금형(410)에 수용된 탄탈륨 빌렛(10)을 기준으로 변형 제한 방향(X)을 따라 서로 반대쪽에 배치된다.
변형 제한면들(411a, 411b)은 변형 제한 방향(X)을 바라보는 면들과 맞닿아 있다. 따라서 탄탈륨 빌렛(10)에 외력이 가해지더라도 변형 제한면들(411a, 411b)은 탄탈륨 빌렛(10)의 변형 제한 방향(X) 소성 변형을 제한할 수 있다. 쐐기단조에서의 변형 제한 방향(X)과 쐐기단조 후의 복귀단조에서 변형 제한 방향(X)은 동일하다.
변형률 설정면들(413a, 413b)은 탄탈륨 빌렛(10)의 변형률(또는 변형량)을 설정하도록 탄탈륨 빌렛(10)으로부터 이격된다. 변형률 설정면들(413a, 413b)은 제4베이스금형(410)에 수용된 탄탈륨 빌렛(10)을 기준으로 서로 반대쪽에 배치된다.
변형률 설정면들(413a, 413b)은 탄탈륨 빌렛(10)으로부터 이격되어 있다. 따라서 탄탈륨 빌렛(10)에 외력이 가해지면, 탄탈륨 빌렛(10)은 소성 변형될 수 있다. 외력이 충분하게 가해지면 탄탈륨 빌렛(10)의 소성 변형은 변형률 설정면들(413a, 413b)에 맞닿을 때까지 이루어지므로, 변형률 설정면들(413a, 413b)은 탄탈륨 빌렛(10)의 변형률을 설정할 수 있다.
탄탈륨 빌렛(10)의 변형률은 제4베이스금형(410)에 수용된 탄탈륨 빌렛(10)과 변형률 설정면들(413a, 413b) 사이의 거리에 따라 설정될 수 있다. 탄탈륨 빌렛(10)의 변형률이 상대적으로 작게 설정되려면, 변형률 설정면들(413a, 413b)은 상대적으로 탄탈륨 빌렛(10)에 가깝게 배치되어야 한다. 탄탈륨 빌렛(10)의 변형률이 상대적으로 크게 설정되려면 변형률 설정면들(413a, 413b)은 상대적으로 탄탈륨 빌렛(10)으로부터 멀리 배치되어야 한다. 탄탄률 빌렛(10)의 변형률은 탄탈륨 빌렛(10)을 쐐기단조 전의 형상으로 복원시키는 값으로 설정된다.
변형률 설정면들(413a, 413b)은 쐐기단조에서 제3베이스금형(310)과 제3가압금형(320)에 의해 가압되었던 모서리들(15a1, 15a2)을 마주보도록 배치된다. 탄탈륨 빌렛(10)에 충분한 외력이 가해지면 각 모서리들(15a1, 15a2)과 상기 모서리의 양쪽에 배치되는 두 면이 하나의 면으로 변형된다. 탄탈륨 빌렛(10)의 일측에서 두 면이 하나의 면으로 변형되고 타측에서도 두 면이 하나의 면으로 변형되므로, 탄탈륨 빌렛(10)은 팔면체에서 육면체로 변형될 수 있다.
제4가압금형(420)은 탄탈륨 빌렛(10)의 일 면을 가압하도록 이루어진다. 제4가압금형(420)에 의해 가압되는 탄탈륨 빌렛(10)의 일 면은 쐐기단조에 의해 형성된 면들(14, 나머지 하나의 면은 미도시)이다. 쐐기단조에 의해 형성된 두 면(14, 나머지 하나의 면은 미도시) 중 하나의 면(14)을 제4가압금형(420)이 가압하면, 작용 반작용의 법칙에 의해 제4베이스금형(410)의 바닥면(418)도 나머지 하나의 면(미도시)을 반대 방향에서 가압하게 된다.
쐐기단조 후의 복귀단조는 제4베이스금형(410)에 탄탈륨 빌렛(10)을 배치시키고 제4가압금형(420)으로 탄탈륨 빌렛(10)을 가압하여 실시된다. 복귀단조의 실시에 의해 탄탈륨 빌렛(10)은 쐐기단조 전의 형상으로 복원된다.
탄탈륨 빌렛(10)의 다른 방향들에서 실시되는 복귀단조들은, 제4베이스금형(410)에 탄탈륨 빌렛(10)을 배치시키는 방향들을 달리하여 실시될 수 있다.
도 12는 본 발명의 다른 실시예에 관련된 탄탈륨의 미세조직 및 집합조직 제어방법의 흐름도다.
도 12에 나타낸 탄탈륨의 미세조직 및 집합조직 제어방법이 냉간가공하는 단계(S100)와 냉간압연을 실시하는 단계(S400)를 포함하는 것은 앞서 도 4 내지 도 11에서 설명한 것과 동일하다. 따라서 이에 대한 설명은 앞서 설명한 것으로 갈음한다.
탄탈륨의 미세조직 및 집합조직 제어방법은, 재결정 열처리를 실시하는 단계(S200), 냉간단조와 선택적 열처리를 실시하는 단계(S300), 및 재결정 열처리를 실시하는 단계(S500)를 더 포함할 수 있다. 재결정 열처리를 실시하는 단계(S200), 냉간단조와 선택적 열처리를 실시하는 단계(S300), 및 재결정 열처리를 실시하는 단계(S500)는 도 4에 도시된 탄탈륨의 미세조직 및 집합조직 제어방법에 선택적으로 추가될 수 있는 단계들이다.
냉간가공하는 단계(S100) 이후에 재결정 열처리를 실시하는 단계(S200)는, 800~1400℃에서 1분~5시간 동안 이루어진다. 재결정 열처리는 탄탈륨 빌렛의 결정립도를 100㎛ 이하로 제어하며, 바람직하게는 50㎛ 이하로 제어한다. 또한 재결정 열처리는 탄탈륨 빌렛의 방위분포함수 및 극강도의 발달강도를 3 이하의 집합조직으로 제어하며, 엄격하게는 2 이하의 집합조직으로 제어한다.
재결정 열처리 온도가 너무 낮거나 재결정 열처리 시간이 지나치게 짧으면, 탄탈륨의 재결정이 충분히 이루어지지 않을 수 있다. 또한, 재결정 열처리 온도가 너무 높거나 재결정 열처리 시간이 지나치게 길면, 탄탈륨의 조대한 결정립 성장이나 비정상 입자의 성장을 유발할 수 있다. 따라서 탄탈륨의 재결정 온도보다 높은 온도에서 1시간 정도 재결정 열처리하는 것이 바람직하다.
이어서 재결정 열처리를 실시하여 초기 조직 균질화를 마친 탄탈륨 빌렛에 대하여 냉간단조와 선택적 열처리를 실시한다(S300).
냉간단조는 두께 감소율 40% 이상의 일축 냉간단조로 실시된다. 탄탈륨 빌렛은 직육면체나 정육면체 등의 사각기둥 형상을 가지므로 냉간압연을 실시하기 어렵다. 따라서 냉간압연을 실시하기 전에 미리 냉간단조를 통해 탄탈륨 빌렛을 납작하게 만드는 과정이 필요하다. 냉간단조는 탄탈륨 빌렛을 납작하게 만들 수 있다.
선택적 열처리는 800~1400℃에서 1분~5시간 동안 이루어진다. 선택적 열처리도 탄탈륨의 재결정을 위한 것이다. 선택적 열처리 온도가 너무 낮거나 선택적 열처리 시간이 지나치게 짧으면, 탄탈륨의 재결정이 충분히 이루어지지 않을 수 있다. 또한, 선택적 열처리 온도가 너무 높거나 선택적 열처리 시간이 지나치게 길면, 탄탈륨의 조대한 결정립 성장이나 비정상 입자의 성장을 유발할 수 있다. 따라서 탄탈륨의 재결정 온도보다 높은 온도에서 1시간 정도 선택적 열처리하는 것이 바람직하다.
선택적 열처리란 필수적인 단계가 아닌 것을 의미한다. 따라서 냉간단조를 실시한 이후에 열처리를 실시할 수도 있고, 실시하지 않을 수도 있다. 선택적 열처리의 실시 여부는 제어하고자 하는 미세조직과 집합조직에 따라 결정될 수 있다.
냉간단조와 선택적 열처리를 실시하는 단계(S300) 이후에는 탄탈륨 빌렛에 대하여 복수 회 냉간압연을 실시한다(S400). 냉간압연을 실시함에 따라 탄탈륨 빌렛은 탄탈륨 판재로 가공된다.
냉간압연을 실시하는 단계(S400) 이후에는 최종적으로 재결정 열처리를 실시한다(S500). 앞서 냉간가공을 실시하는 단계(S100) 이후의 재결정 열처리를 1차 재결정 열처리(S200)로 명명하고, 냉간압연을 실시하는 단계(S400) 이후의 재결정 열처리를 2차 재결정 열처리(S500)로 명명하여 서로를 구분할 수 있다.
2차 재결정 열처리(S500)는 800~1400℃에서 1분~5시간 동안 실시한다. 2차 재결정 열처리는 최종적으로 탄탈륨의 미세조직과 집합조직을 제어하기 위한 것이다. 세부적인 2차 재결정 열처리 온도와 시간은 냉간압연을 실시하는 단계(S400)에서 탄탈륨에 부여된 총 압하율에 따라 결정될 수 있다. 탄탈륨에 부여된 총 압하율이 높다는 것은 탄탈륨에 누적된 응력이 크다는 것을 의미하므로, 상대적으로 2차 재결정 열처리 온도는 낮아질 수 있다. 반대로 탄탈륨에 부여된 총 압하율이 낮다는 것은 탄탈륨 에 누적된 응력이 작다는 것을 의미하므로, 상대적으로 2차 재결정 열처리 온도는 높아져야 한다.
2차 재결정 열처리(S500)까지 마친 탄탈륨 판재의 미세조직은, 50㎛의 결정립도로 제어되며, 바람직하게는 25㎛ 이하의 결정립도로 제어된다.
또한, 2차 재결정 열처리(S500)까지 마친 탄탈륨 판재의 집합조직은, {111}, {100} 및 {110} 중 적어도 하나의 결정면이 탄탈륨 판재의 판재면과 평행하게 우선 배향된다. 본 발명은 {111}, {100} 및 {110} 중 적어도 하나의 결정면을 선택적으로 판재면에 평행하게 우선 배향시킬 수 있으므로, 본 발명은 탄탈륨의 집합조직을 선택적으로 발달시킬 수 있다.
냉간가공하는 단계(S100)와 냉간압연을 실시하는 단계(S400)는 탄탈륨의 미세조직 및 집합조직 제어에 필수적인 단계들이다. 이에 반해 1차 재결정 열처리를 실시하는 단계(S200), 냉간단조와 선택적 열처리를 실시하는 단계(S300), 2차 재결정 열처리를 실시하는 단계(S500)는 탄탈륨의 미세조직 및 집합조직 제어에 선택적인 단계들이다. 상기 필수적인 단계들에 상기 선택적인 단계들이 추가되어 다양한 제어방법들이 조합될 수 있다.
예를 들어 설명하기 위해, 냉간가공하는 단계(S100)를 제1단계로 명명하고, 1차 재결정 열처리를 실시하는 단계(S200)를 제2단계로 명명하고, 냉간단조와 선택적 열처리를 실시하는 단계(S300)를 제3단계로 명명하고, 냉간압연을 실시하는 단계(S400)를 제4단계로 명명하고, 2차 재결정 열처리를 실시하는 단계(S500)를 제5단계로 명명한다. 탄탈륨의 미세조직 및 집합조직 제어방법은 아래와 같이 조합될 수 있다.
제어방법1 : 제1단계 및 제4단계
제어방법2 : 제1단계, 제2단계 및 제4단계
제어방법3 : 제1단계, 제3단계 및 제4단계
제어방법4 : 제1단계, 제4단계 및 제5단계
제어방법5 : 제1단계, 제2단계, 제3단계 및 제4단계
제어방법6 : 제1단계, 제2단계, 제4단계 및 제5단계
제어방법7 : 제1단계, 제3단계, 제4단계 및 제5단계
제어방법8 : 제1단계, 제2단계, 제3단계, 제4단계 및 제5단계
이하에서는 본 발명의 실시예들에 대하여 설명한다.
각 실시예들에서 미세조직과 집합조직을 제어하기 위해 사용된 탄탈륨 빌렛은 다음과 같은 과정에 의해 마련되었다. 먼저, 순도 99.997%의 탄탈륨 원료를 전자 빔으로 용해하여 직경 40㎜의 봉상으로 주조하였으며, 봉상의 탄탈륨을 가로×세로×높이=40㎜×40㎜×40㎜의 사각기둥으로 단조하였다.
이렇게 마련된 탄탈륨 빌렛의 초기 형상은 도 1에 도시되어 있다. 탄탈륨 빌렛의 초기 미세조직은 도 2에 도시되어 있다. 탄탈륨 빌렛의 초기 집합조직은 도 3에 도시되어 있다. 도 2에서 확인할 수 있는 바와 같이 탄탈륨 빌렛의 초기 미세조직은 조대한 결정립도를 가지고 있다. 도 3에서 확인할 수 있는 바와 같이 탄탈륨 빌렛의 초기 집합조직은 뷸균질하다.
이하의 실시예들은 실시예 1 내지 실시예 4로 구성되었다. 각 실시예들의 공정 조건은 아래의 표 1과 같이 정리할 수 있다.
표 1
실시예 냉간가공 재결정 열처리 냉간단조 선택적 열처리 냉간압연 재결정 열처리
1 ○ 1050℃, 1시간 ○ 1050℃, 1시간 60° 1150℃, 30분
2 ○ 1050℃, 1시간 ○ 1050℃, 1시간 90° 1150℃, 30분
3 ○ 1050℃, 1시간 ○ 1050℃, 1시간 60° 1150℃, 30분
4 ○ 1050℃, 1시간 ○ 1050℃, 1시간 90° 1150℃, 30분
이하에서는 각 실시예별로 설명한다.
[실시예 1]
1-1. 제1단계: 탄탈륨 빌렛을 냉간가공하는 단계
탄탈륨 빌렛에 1차 업셋단조를 실시하여 높이 방향으로 20%의 변형률을 부가한다. 1차 업셋단조를 실시한 탄탈륨 빌렛의 높이는 32㎜로 가공된다. 1차 업셋단조를 실시한 탄탈륨 빌렛에 1차 복귀단조를 실시하여 다시 40㎜×40㎜×40㎜의 사각기둥으로 복원시킨다.
이어서 탄탈륨 빌렛의 가로 방향에 대하여 변형률 20%의 2차 업셋단조를 실시하고, 2차 복귀단조를 실시한다. 세로 방향에 대하여도 변형률 20%의 3차 업셋단조를 실시하고, 3차 복귀단조를 실시한다.
가로, 세로 및 높이 방향에 대하여 각각 업셋단조와 복귀단조를 완료한 탄탈륨 빌렛에 쐐기단조를 실시한다.
탄탈륨 빌렛의 높이를 40㎜로 유지하면서 1차 쐐기단조를 실시하여 탄탈륨 빌렛을 사각기둥에서 팔면체로 가공한다. 이어서 팔면체의 탄탈륨 빌렛에 1차 복귀단조를 실시하여 다시 40㎜×40㎜×40㎜의 사각기둥으로 복원시킨다.
이어서 탄탈륨 빌렛의 가로의 길이를 40㎜로 유지하면서 2차 쐐기단조를 실시하고, 2차 복귀단조를 실시한다. 탄탈륨 빌렛의 세로의 길이를 40㎜로 유지하면서 3차 쐐기단조를 실시하고, 3차 복귀단조를 실시한다.
1-2. 제2단계: 1차 재결정 열처리를 실시하는 단계
냉간가공을 마친 탄탈륨 빌렛에 대하여 1050℃에서 1시간 동안 1차 재결정 열처리를 실시하였다.
도 13은 냉간가공하는 단계와 1차 재결정 열처리하는 단계 후 탄탈륨의 미세조직 사진이다.
미세조직과 집합조직을 제어하기 전의 탄탈륨은 조대한 결정립을 가진 주조조직(cast structure)을 나타내었으나. 냉간가공과 1차 재결정 열처리를 실시한 탄탈륨은 50㎛ 이하의 결정립도를 갖는다.
도 13에서 냉간가공과 1차 재결정 열처리에 의해 탄탈륨의 결정립도가 미세해진 것을 확인할 수 있다.
도 14는 냉간가공하는 단계와 1차 재결정 열처리하는 단계 후 탄탈륨의 집합조직을 보인 극점도다.
냉간가공과 1차 열처리를 실시한 탄탈륨은 방위분포함수 및 극강도의 발달강도 값이 2 이하인 균질하고 무질서(random)한 집합조직을 갖는다. 이로부터 냉간가공과 1차 재결정 열처리에 의해 탄탈륨의 집합조직이 균질해진 것을 알 수 있다.
1-3. 제3단계: 냉간단조 및 선택적 열처리를 실시하는 단계
일축 냉간 단조 공정을 통해 두께 20~24㎜의 탄탈륨으로 가공한다.
선택적 열처리는 1050℃에서 1시간 동안 실시하였다.
1-4. 제4단계: 탄탈륨 빌렛에 대하여 냉간압연을 실시하는 단계
탄탈륨 빌렛의 매회 회전 각도는 60°로 설정하고, 총 압하율은 80% 설정하여 냉간압연을 실시하였다. 매회 회전 각도가 60°로 설정됨에 따라 압연은 6회 실시하였으며, 최종 두께가 5㎜ 이하가 되도록 매 압하율을 설정하였다.
냉간압연에 의해 탄탈륨 빌렛은 탄탈륨 판재로 가공되었다.
1-5. 제5단계: 2차 재결정 열처리를 실시하는 단계
냉간압연을 마친 탄탈륨 판재에 대하여 1150℃에서 30분 동안 2차 재결정 열처리를 실시하였다.
[실시예 2]
2-1. 제1단계: 탄탈륨 빌렛을 냉간가공하는 단계
실시예 1의 제1단계와 동일하게 실시한다.
2-2. 제2단계: 1차 재결정 열처리를 실시하는 단계
실시예 1의 제2단계와 동일하게 실시한다.
2-3. 제3단계: 냉간단조 및 선택적 열처리를 실시하는 단계
실시예 1의 제3단계와 동일하게 실시한다.
2-4. 제4단계: 탄탈륨 빌렛에 대하여 냉간압연을 실시하는 단계
탄탈륨 빌렛의 매회 회전 각도는 90°로 설정하고, 총 압하율은 80% 설정하여 냉간압연을 실시하였다. 매회 회전 각도가 90°로 설정됨에 따라 압연은 4회 실시하였으며, 최종 두께가 5㎜ 이하가 되도록 매 압하율을 설정하였다.
냉간압연에 의해 탄탈륨 빌렛은 탄탈륨 판재로 가공되었다.
2-5. 제5단계: 2차 재결정 열처리를 실시하는 단계
실시예 1의 제5단계와 동일하게 실시한다.
[실시예 3]
3-1. 제1단계: 탄탈륨 빌렛을 냉간가공하는 단계
실시예 1의 제1단계와 동일하게 실시한다.
3-2. 제2단계: 없음
3-3. 제3단계: 냉간단조만 실시하고 선택적 열처리는 실시하지 않음
냉간단조는 실시예 1의 제3단계와 동일하게 실시한다.
선택적 열처리는 실시하지 않는다.
3-4. 제4단계: 탄탈륨 빌렛에 대하여 냉간압연을 실시하는 단계
실시예 1의 제4단계와 동일하게 실시한다.
3-5. 제5단계: 재결정 열처리를 실시하는 단계
실시예 1의 제5단계와 동일하게 실시한다.
[실시예 4]
4-1. 제1단계: 탄탈륨 빌렛을 냉간가공하는 단계
실시예 1의 제1단계와 동일하게 실시한다.
4-2. 제2단계: 없음
4-3. 제3단계: 냉간단조만 실시하고 선택적 열처리는 실시하지 않음
냉간단조는 실시예 1의 제3단계와 동일하게 실시한다.
선택적 열처리는 실시하지 않는다.
4-4. 제4단계: 탄탈륨 빌렛에 대하여 냉간압연을 실시하는 단계
실시예 2의 제4단계와 동일하게 실시한다.
4-5. 제5단계: 재결정 열처리를 실시하는 단계
실시예 1의 제5단계와 동일하게 실시한다.
도 15는 제1실시예 내지 제4실시예의 공정이 완료된 후 탄탈륨의 미세조직을 각 실시예별로 보인 사진이다.
사진에 표시된 1 내지 4는 실시예 1 내지 4의 결과임을 의미한다. 각 실시예 별로 조금씩 차이가 있기는 하지만, 탄탈륨의 결정립도가 약 50㎛ 이하로 제어되었음을 확인할 수 있다. 특히 실시예에 따라 탄탈륨의 약 25㎛ 이하로 제어되기도 한다.
도 16은 제1실시예 내지 제4실시예의 공정이 완료된 후 탄탈륨의 집합조직을 각 실시예별로 보인 극점도다.
극점도에 표시된 1 내지 4는 실시예 1 내지 4의 결과임을 의미한다. 또한 극점도의 오른쪽 위에 표시된 110, 200, 211은 탄탈륨의 결정면을 의미하며, 각각 {110}, {200}, {211} 결정면의 극점도임을 표시하는 것이다.
실시예 1 내지 4에 따른 탄날륨의 집합조직은 서로 다른 결정방위들이 우선 발달하고 있으며, 그 발달 강도 또한 {110} 결정면의 극점도에서 알 수 있듯이 약 2.3에서 3.6까지 상당한 차이를 나타내고 있다. 이로부터 본 발명은 각 실시예에 따라 탄탈륨의 집합조직과 그 발달강도를 서로 다르게 제어할 수 있다는 것을 알 수 있다.
도 17은 제1실시예 내지 제4실시예의 공정이 완료된 후 탄탈륨의 집합조직을 각 실시예별로 보인 역극점도다.
역극점도에 표시된 1 내지 4는 실시예 1 내지 4의 결과임을 의미한다. 그리고 X, Y, Z는 탄탈륨 판재의 축을 의미한다. X축은 판재의 압연방향을 의미한다. Y축은 판재면에 평행하고 압연방향에 수직인 횡축방향을 의미한다. 따라서 X-Y는 판재면을 의미한다. Z축은 판재면의 법선 방향을 의미한다. 본 발명은 판재면의 법선 방향에 평행한 방향에 탄탈륨의 특정 결정면을 배향시키도록 제어하는 것에 관한 것이다. 따라서 역극점도에서 주의 깊게 살펴봐야 하는 것은 Z축이다.
실시예 1에서는 탄탈륨의 {111} 결정면이 탄탈륨 판재의 판재면에 평행하게 우선 배향되었다.
실시예 2에서는 탄탈륨의 {001} 결정면이 탄탈륨 판재의 판재면에 평행하게 우선 배향되었다. {001} 결정면은 {100} 결정면과 동일한 결정면이다.
실시예 3에서는 탄탈륨의 {111} 결정면이 탄탈륨 판재의 판재면에 평행하게 우선 배향되었다.
실시예 4에서는 탄탈륨의 {111}, {001} 결정면이 탄탈륨 판재의 판재면에 평행하게 우선 배향되었다. {001} 결정면은 {100} 결정면과 동일한 결정면이다.
이와 같이 본 발명은 공정 조건을 조합하여 탄탈륨의 미세조직을 제어하고, 탄탈륨의 집합조직을 선택적으로 특정 방향에 우선 배향시킬 수 있다.
이상에서 설명된 탄탈륨의 미세조직 및 집합조직 제어방법은 상기 설명된 실시예들의 구성과 방법에 한정되는 것이 아니라, 상기 실시예들은 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 각 실시예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 구성될 수도 있다.
본 발명은 미세조직과 집합조직이 제어된 탄탈륨을 필요로 하는 산업 분야에 이용될 수 있다.

Claims (23)

  1. 사각기둥 형상의 탄탈륨 빌렛을 냉간가공하는 단계; 및
    복수 회 냉간압연을 실시하는 단계를 포함하고,
    상기 냉간가공하는 단계는,
    상기 탄탈륨 빌렛의 두 면을 서로 가까워지도록 가압하는 업셋단조와 상기 탄탈륨 빌렛을 원래의 형상으로 복원시키는 복귀단조를 상기 탄탈륨 빌렛의 서로 다른 방향에서 복수 회 실시하는 제1단조단계; 및
    상기 탄탈륨 빌렛의 대각선 방향에 위치하고 서로 평행한 두 모서리를 서로 가까워지도록 가압하는 쐐기단조와 상기 탄탈륨 빌렛을 원래의 형상으로 복원시키는 복귀단조를 상기 탄탈륨 빌렛의 서로 다른 방향에서 복수 회 실시하는 제2단조단계를 포함하는 탄탈륨의 미세조직 및 집합조직 제어방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 업셋단조는, 서로 수직인 제1 내지 제3방향을 기준으로 상기 탄탈륨 빌렛의 제1방향 변형을 제한하고, 제2방향 변형률을 설정한 상태에서, 제3방향을 따라 상기 탄탈륨 빌렛의 면을 가압하여 실시되는 것을 특징으로 하는 탄탈륨의 미세조직 및 집합조직 제어방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 업셋단조는 제1베이스금형과 제1가압금형에서 실시되고,
    상기 제1베이스금형은,
    상기 탄탈륨 빌렛의 제1방향 소성 변형을 제한하도록 상기 제1방향을 바라보는 탄탈륨 빌렛의 면들과 맞닿는 변형 제한면들; 및
    상기 탄탈륨 빌렛의 변형률을 설정하도록 상기 제2방향을 바라보는 탄탈륨 빌렛의 면들로부터 이격되는 변형률 설정면들을 포함하고,
    상기 제1가압금형은 상기 제3방향을 바라보는 탄탈륨 빌렛의 면을 가압하도록 이루어지는 것을 특징으로 하는 탄탈륨의 미세조직 및 집합조직 제어방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제1단조단계의 복귀단조는, 서로 수직인 제1 내지 제3방향을 기준으로 상기 탄탈륨 빌렛의 제1방향 변형을 제한하고, 제3방향 변형률을 설정한 상태에서, 제2방향을 따라 상기 탄탈륨 빌렛의 면을 가압하여 실시되는 것을 특징으로 하는 탄탈륨의 미세조직 및 집합조직 제어방법.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제1단조단계의 복귀단조는 제2베이스금형과 제2가압금형에서 실시되고,
    상기 제2베이스금형은,
    상기 탄탈륨 빌렛의 제1방향 소성 변형을 제한하도록 상기 제1방향을 바라보는 탄탈륨 빌렛의 면들과 맞닿는 변형 제한면들;
    상기 탄탈륨 빌렛의 변형률을 설정하도록 상기 제3방향을 바라보는 탄탈륨 빌렛의 면들로부터 이격되는 변형률 설정면들; 및
    상기 변형 제한면들 및 상기 변형률 설정면들과 함께 상기 탄탈륨 빌렛을 원래의 형상에 대응되는 수용부를 형성하는 바닥면을 포함하고,
    상기 제2가압금형은 상기 제2방향을 바라보는 탄탈륨 빌렛의 일 면을 가압하도록 이루어지는 것을 특징으로 하는 탄탈륨의 미세조직 및 집합조직 제어방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 쐐기단조는, 상기 탄탈륨 빌렛의 일 방향 변형을 제한하고, 상기 일 방향에 평행한 네 개의 모서리 중 서로 대각선 방향에 위치한 두 모서리를 서로 이격시키는 방향으로 변형률을 설정한 상태에서, 나머지 두 모서리를 서로 가까워지는 방향으로 가압하여 실시되는 것을 특징으로 하는 탄탈륨의 미세조직 및 집합조직 제어방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 쐐기단조는 상기 탄탈륨 빌렛을 팔면체로 소성 변형시키도록 서로 이격되는 두 모서리를 각각 면으로 변형시키는 것을 특징으로 하는 탄탈륨의 미세조직 및 집합조직 제어방법.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 쐐기단조는 제3베이스금형과 제3가압금형에서 실시되고,
    상기 제3베이스금형은,
    상기 탄탈륨 빌렛의 일 방향 소성 변형을 제한하도록 상기 일 방향을 바라보는 탄탈륨 빌렛의 면들과 맞닿는 변형 제한면들;
    상기 탄탈륨 빌렛의 모서리를 지지하도록 이루어지는 제1가압모서리;
    상기 탄탈륨 빌렛의 변형률을 설정하도록 상기 제1가압모서리의 양쪽에 대칭적으로 경사지게 형성되는 제1가압경사면들; 및
    상기 탄탈륨 빌렛을 팔면체로 변형시키도록 상기 탄탈륨 빌렛으로부터 이격되는 높이면들을 포함하고,
    상기 제3가압금형은,
    상기 제1가압모서리에 의해 지지되는 모서리의 대각선 방향에 위치하는 모서리를 가압하도록 이루어지는 제2가압모서리; 및
    상기 탄탈륨 빌렛의 변형률을 설정하도록 상기 제2가압모서리의 양쪽에 대칭적으로 경사지게 형성되는 제2가압경사면들을 포함하는 것을 특징으로 하는 탄탈륨의 미세조직 및 집합조직 제어방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 제1가압면들 사이의 각도와 제2가압면들 사이의 각도는 각각 100~170°인 것을 특징으로 하는 탄탈륨의 미세조직 및 집합조직 제어방법.
  10. 제7항에 있어서,
    상기 제2단조단계의 복귀단조는 상기 탄탈륨 빌렛의 상기 일 방향 변형을 제한하고, 상기 쐐기단조에 의해 서로 가까워진 두 모서리를 다시 서로 멀어지는 방향으로 변형률을 설정한 상태에서, 상기 쐐기단조에 의해 형성된 면을 가압하여 실시되는 것을 특징으로 하는 탄탈륨의 미세조직 및 집합조직 제어방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 제2단조단계의 복귀단조는 상기 탄탈륨 빌렛을 육면체로 소성 변형시키도록 다시 서로 멀어지는 각각의 모서리의 양쪽에 위치하는 두 면을 하나의 면으로 변형시키는 것을 특징으로 하는 탄탈륨의 미세조직 및 집합조직 제어방법.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 제2단조단계의 복귀단조는 제4베이스금형과 제4가압금형에서 실시되며,
    상기 제4베이스금형은,
    상기 탄탈륨 빌렛의 상기 일 방향 소성 변형을 제한하도록 상기 일 방향을 바라보는 탄탈륨 빌렛의 면들과 맞닿는 변형 제한면들;
    상기 탄탈륨 빌렛을 육면체로 변형시키도록 상기 쐐기단조에서 가압되었던 모서리들로부터 이격되는 변형률 설정면들; 및
    상기 변형 제한면들 및 상기 변형률 설정면들과 함께 상기 탄탈륨 빌렛을 원래의 형상에 대응되는 수용부를 형성하는 바닥면을 포함하고,
    상기 제4가압금형은 상기 쐐기단조에 의해 형성된 면을 가압하도록 이루어지는 것을 특징으로 하는 탄탈륨의 미세조직 및 집합조직 제어방법.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 냉간가공하는 단계에서는, 상기 제1단조단계 또는 상기 제2단조단계 이후에 응력 제거 열처리를 실시하고,
    상기 응력 제거 열처리는 1분~5시간 동안 800~1400℃에서 실시되는 것을 특징으로 하는 탄탈륨의 미세조직 및 집합조직 제어방법.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 복수 회 냉간압연을 실시하는 단계에서는, 상기 탄탈륨 빌렛이 50㎛ 이하의 결정립도를 갖도록 상기 탄탈륨 빌렛에 가해지는 총 압하율이 50~99%로 설정되는 것을 특징으로 하는 탄탈륨의 미세조직 및 집합조직 제어방법.
  15. 제1항에 있어서,
    상기 복수 회 냉간압연을 실시하는 단계는, 압연 방향을 변화시키도록 1차 냉간압연을 실시한 이후부터 매 회 상기 탄탈륨 빌렛을 회전시킨 후 다음 압연을 실시하는 것을 특징으로 하는 탄탈륨의 미세조직 및 집합조직 제어방법.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 복수 회 냉간압연을 실시하는 단계에서 상기 탄탈륨 빌렛의 회전 각도는 매 회마다 서로 동일한 것을 특징으로 하는 탄탈륨의 미세조직 및 집합조직 제어방법.
  17. 제15항에 있어서,
    상기 복수 회 냉간압연을 실시하는 단계에서 상기 탄탈륨 빌렛의 매 회 회전 각도는 5~355°의 범위에서 설정되는 것을 특징으로 하는 탄탈륨의 미세조직 및 집합조직 제어방법.
  18. 제15항에 있어서,
    상기 복수 회 냉간압연을 실시하는 단계는, 상기 탄탈륨 빌렛의 매 회 회전 각도(a°)와 냉간압연 횟수(r)의 곱이 360(°)의 배수(N, N은 자연수)와 일치(a°×r = 360°×N)할 때 목표로 설정된 총 압하율에 도달하도록 이루어지는 것을 특징으로 하는 탄탈륨의 미세조직 및 집합조직 제어방법.
  19. 제1항에 있어서,
    상기 냉간가공하는 단계 이후에 1분~5시간 동안 800~1400℃에서 재결정 열처리를 더 실시하는 것을 특징으로 하는 탄탈륨의 미세조직 및 집합조직 제어방법.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 재결정 열처리의 실시에 의해 상기 탄탈륨 빌렛의 결정립도는 100㎛ 이하로 제어되며, 상기 탄탈륨 빌렛의 방위분포함수와 극강도의 발달강도는 3 이하의 집합조직 분포를 갖도록 제어되는 것을 특징으로 하는 탄탈륨의 미세조직 및 집합조직 제어방법.
  21. 제1항에 있어서,
    상기 냉간가공하는 단계 이후에 상기 탄탈륨 빌렛에 대하여 두께 감소율 40% 이상으로 일축 냉간단조를 실시하고, 이어서 1분~5시간 동안 800~1400℃에서 선택적 열처리를 더 실시하는 것을 특징으로 하는 탄탈륨의 미세조직 및 집합조직 제어방법.
  22. 제1항에 있어서,
    상기 냉간압연을 실시하는 단계 이후에 1분~5시간 동안 800~1400℃에서 재결정 열처리를 더 실시하는 것을 특징으로 하는 탄탈륨의 미세조직 및 집합조직 제어방법.
  23. 제22항에 있어서,
    상기 탄탈륨 빌렛은 상기 냉간압연의 실시에 의해 판재면을 갖는 탄탈륨 판재로 가공되고,
    상기 재결정 열처리의 실시에 의해 상기 탄탈륨 판재의 결정립도는 50㎛ 이하로 제어되고, 상기 탄탈륨 판재의 집합조직은 {111}, {100} 및 {110} 중 적어도 하나의 결정면이 상기 판재면과 평행하게 우선 배향되도록 제어되는 것을 특징으로 하는 탄탈륨의 미세조직 및 집합조직 제어방법.
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