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마그네슘합금 및 그 제조방법

전문가 제언: ○ 마그네슘은 구조용 금속 중에서 비강도(단위 중량당 강도)가 가장 크고 비중은 철강의 1/4, 알루미늄의 2/3에 불과하여 경량화를 목적으로 하는 구조설계에는 매우 적합한 재료로서 최근 연비향상과 배기가스의 CO2 저감화를 위하여 자동차 부품에의 적용이 주목되고 있다.

○ 그러나 마그네슘은 결정구조가 조밀육방정이기 때문에 슬립면이 한정되어 냉간가공이 어렵고 열간가공에서는 압연이나 압출 시에 강한 집합조직이 형성되어 기계적 성질의 이방성(anisotropy)이 생기기 때문에 구조부품으로의 활용이 제한되고 있다.

○ 소성가공용 마그네슘합금으로는 ASTM규격으로 AZ계열의 합금(AZ31, 61, 80 등)과 ZK계열의 합금(ZK30, 60, 80 등)이 있으며 인장강도는 250MPa 이상이나 연신율은 5~8% 정도에 불과하여 자동차 부품에의 적용은 주로 다이캐스팅에 의존하고 있다.

○ 최근 자동차용 부품에서 요구되는 기계적 성질을 만족하는 합금으로 Gd나 Zn을 첨가하여 장주기적층구조(LPSO)를 형성한 고강도 Mg합금의 급속응고에 의한 제조법이 산업계와 학계에서 많이 연구되고 있다. 그러나 고온열처리가 필요하고 급속응고를 위한 특수한 주조장치가 필요하므로 고가의 Mg가격에 더하여 공정비의 상승 때문에 실용화에는 이르지 못하고 있다.

○ 본 발명은 LPSO를 갖는 Mg-Gd-Zn합금에서 Mg3Gd, Mg3Zn3Gd2의 석출량을 면적률이 4~53%가 되도록 제어하여 높은 수준의 강도와 연신을 얻고, 특히 제조공정이나 설비의 교체가 없이 통상의 용해주조와 열간가공법을 적용할 수 있는 장점이 있으나 보다 광범위한 적용을 위하여서는 응고속도의 제어기술과 함께 압출이 아닌 단조나 압연가공의 경우에도 동일한 효과가 얻어지는지에 대한 검증이 있어야 할 것이다.

저자: YAMADA Yuuichi, YAMASAKI Michiaki, TANAKA Mitsuo
자료유형: 특허정보