초저온 환경에서의 코발트 합금의 응용

초저온 엔지니어링 분야에서 장비 부속품의 소재는 극한 온도에서 기계적 안정성, 내취성, 내식성을 가져야 합니다. 코발트 기반 합금은 독특한 조성과 미세 구조로 인해 초저온 환경에서 탁월한 종합적 성능을 발휘합니다. 항공우주, 액화천연가스(LNG), 초전도 기술 등 다양한 분야의 예비 부품에 핵심 소재로 자리 잡았습니다.

코발트 합금

코발트 합금은 코발트를 기반으로 하며, 주로 크롬, 텅스텐, 탄소 및 기타 원소가 첨가됩니다. 코발트의 조밀 육방정계 결정 구조는 저온에서 우수한 인성을 가지며, 밀도가 높은 Cr은₂그만큼₃산화피막은 부식에 효과적으로 저항할 수 있습니다. 텅스텐은 고용 강화를 통해 기지의 강도를 향상시키고, 탄소는 크롬 및 텅스텐과 함께 고경도 탄화물을 형성합니다. 이 탄화물들은 코발트 기반 고용체에 고르게 분포되어 으아아아아 단단한 골격" 구조를 형성하여 내마모성과 인성을 모두 제공합니다. 이러한 복잡한 상 구조는 초저온에서 취성을 줄이고 뛰어난 내충격성을 제공합니다.

초저온 환경에서 코발트 합금의 핵심 장점

코발트 합금은 -196°C에서도 높은 강도와 ​​가소성을 유지할 수 있으며, 코발트 기반 고용체의 저온 인성은 균열 전파를 효과적으로 억제합니다. 반면, 일반 스테인리스강은 초저온에서 마르텐사이트 변태로 인해 취성이 발생하기 쉽습니다. 동시에, 코발트 합금은 조성 최적화를 통해 결정 구조의 상변화를 방지하고 조직 안정성을 보장합니다.

LNG와 같은 초저온 매체에서 코발트 합금 표면 클래딩층은 클⁻를 포함하는 부식성 환경에 견딜 수 있습니다. 예를 들어, 특정 액화천연가스(LNG) 버터플라이 밸브는 코발트 합금 클래딩 밸브 본체를 극저온 처리 공정과 결합하여 사용합니다. 이를 통해 씰링 링의 양방향 플로팅 구조가 방사형 동적 평형 밀봉을 달성하여 마모를 크게 줄이고 서비스 수명을 연장합니다.

코발트 합금의 고경도 초경합금은 초저온에서 연삭 마모와 침식 마모에 효과적으로 저항할 수 있습니다. 예를 들어, 액화천연가스(LNG) 펌프 슬리브와 실링 링의 경우, 코발트 합금의 내마모성은 일반 소재보다 수명을 3~5배 더 길게 만듭니다. 또한, 피로 저항성이 뛰어나 잦은 온도 사이클에도 견딜 수 있습니다.

초저온 분야에서 코발트 합금의 응용

액화천연가스(액화천연가스(LNG)) 장비

코발트 합금은 저온 및 내마모성이 뛰어나 액화천연가스(LNG) 저장 탱크, 운송선, 송전선 등 핵심 부품의 밸브 밀봉면, 펌프 임펠러, 베어링에 이상적인 소재로 자리 잡았습니다. 극저온 처리 후 제조된 밀봉 부품은 저온 작동 조건의 엄격한 요건을 충족하고, 장비의 개폐 토크를 크게 줄이며, 사용 수명을 연장하여 액화천연가스(LNG) 산업 체인의 안전하고 안정적인 운영을 보장합니다.

우주 극저온 추진 시스템

코발트 합금은 액체 수소/액체 산소 로켓 엔진의 터빈 펌프, 밸브 및 파이프라인 구성품에서 핵심적인 역할을 합니다. -253°C의 극저온 환경에서도 뛰어난 캐비테이션 및 열충격 저항성을 발휘하여 터빈 블레이드 및 씰과 같은 핵심 구성품이 고온 및 저온 교대 하중에서 안정적인 성능을 유지할 수 있도록 합니다. 이 합금은 고온 강도와 저온 인성을 모두 갖추고 있어 추진 시스템의 복잡한 열-기계적 조건에도 적응할 수 있습니다.

초전도 기술 및 극저온 공학

코발트 합금은 초전도 자석 및 극저온 냉동 장비의 구조 설계 시 열팽창 계수가 낮아 구조물 지지 및 연결 부품에 선호되는 소재로 자리 잡았습니다. 이러한 특성 덕분에 초전도 재료와 우수한 열적 정합을 이루어 저온 환경에서 열 응력의 영향을 효과적으로 줄일 수 있습니다. -269°C의 극저온 조건에서도 안정적인 기계적 물성을 유지하여 장비 구조의 신뢰성과 무결성을 보장합니다.

재료 특성의 비교 분석

성능 비교 결과, 코발트 합금은 경도, 저온 인성, 내식성, 내마모성 측면에서 탁월한 성능을 보입니다. 상온 경도는 40~60HRC에 달하며, 이는 티타늄 합금과 스테인리스강보다 훨씬 높습니다.

저온인성에 있어서 코발트합금은 -196℃에서 취성현상이 없고, 티타늄합금은 -253℃에서도 일정한 가소성을 유지할 수 있으며, 일반 스테인리스강은 -196℃에서 취성파괴가 발생하기 쉽다.

코발트 합금은 클⁻ 부식에 대한 뛰어난 저항성을 가지고 있으며, 티타늄 합금은 산화 매체에 대한 좋은 저항성을 가지고 있으며, 스테인리스 스틸은 내식성을 개선하기 위해 수동화 처리가 필요합니다.

내마모성에 관해서는, 코발트 합금은 탄화물 강화로 인해 성능이 우수하고, 티타늄 합금은 적당한 내마모성을 가지고 표면 처리에 의존하며, 스테인리스강은 내마모성이 약하고 사용 중 마모 문제가 발생하기 쉽습니다.