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알루미늄합금의 상분해 현상과 기능의 최적화

전문가 제언: ○ 알루미늄합금은 철강재료와 함께 대표적인 구조용 재료로서 세계의 총 수요는 매년 3% 이상씩 증가하여 현재 연간 약 4,500만 톤에 달하고 있어 현재와 같은 첨단산업사회에 있어서도 알루미늄합금은 산업적으로 불가결한 소재이므로 최적의 성능을 추구하는 연구가 필요하다.

○ 알루미늄합금뿐만 아니라 대부분의 금속재료는 용도에 맞는 특성과 성능을 구현하기 위하여 성분조성의 조정과 열처리조작에 의한 조직제어가 이루어지는데 결정립이나 석출상과 같은 미세조직의 제어는 크기에 있어서 미크론 내지 서브미크론 스케일이 한계이다.

○ 그러나 초전도체의 예에서 보는 바와 같이 격자점의 원자를 제어하거나 원자층을 제어한 인공초격자도 실용재료로 출현하고 있어 원자스케일로 결정구조와 조직을 제어하는 재료기술이 기능성재료의 영역에서는 이미 실용되고 있다.

○ 본 논문은 알루미늄합금의 상분해에서 나타나는 미시적인 원자배열의 변화를 열역학모델에 의한 수치계산과 실측결과를 연계하여 해석함으로써 시효와 복원과정에서 나타나는 재료조직의 예측을 시도했다는 점에서 조직제어에 관한 연구수준을 한 차원 높이는 것으로 평가할 수 있다.

○ 특히 전자산란능의 클러스터 의존성으로부터 전기저항이 최대로 되는 시효시간을 조성에 따라 예측한 점, 클러스터의 크기와 체적분율로부터 석출강화가 지배하는 재료의 항복강도를 예측한 점 등은 열처리 과정에서 일어나는 물리현상을 계산에 의한 원자단위 스케일로 해석함으로써 조직변화와 재료물성을 정량적으로 예측할 수 있음을 말해준다.

○ 원자배열을 가시화하는 열역학 모델에 기초하여 재료조직이나 성질을 정량적으로 예측하는 데에는 아직 더 많은 연구가 필요하나 본 논문은 그 가능성을 충분히 입증하고 있으므로 현재 우리나라에서도 유행하고 있는 나노재료 연구에서는 이런 유형의 연구가 활성화되어 성능을 최적화하는 재료설계의 수단으로 활용되기를 기대한다.

저자: Kozo Osamura
자료유형: 학술정보