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강도와 내응력부식성이 우수한 주조용 Al-Zn-Mg-Cu-Zr계 합금의 제조방법

전문가 제언: ○ 7000계열로 통칭되는 Al-Zn-Mg계 합금은 알루미늄 소성가공용 재료 중에서 기계적 강도가 가장 높은 고력합금으로서 일명 초듀랄루민(extra super duralalumin)합금으로 알려져 있으며 항공기, 철도차량, 스포츠용품 등 비강도를 중시하는 구조재료에 오래전부터 사용되어 왔다.

○ Al-Zn-Mg계에 강도를 향상시키기 위하여 Cu를 첨가한 Al-Zn-Mg-Cu계가 7075합금으로 본 발명의 합금도 구성성분과 조성에서 볼 때 7075 합금과 유사하다. 다만 7075합금은 주로 전신재로 이용되는 합금인데 대하여 본 발명의 합금은 주조재로서 이용된다는 점이 다르다.

○ Al-Zn-Mg-Cu계 합금은 강도는 높으나 응력부식균열(SCC: Stress Corrosion Cracking)이 쉽게 발생하는 것이 결점으로서 이를 개선하는 데에는 1) 입계석출물의 저밀도화, 2) 입계석출물의 조대화, 3) 결정립의 미세화, 4) PFZ(Pricipitae Free Zone)의 확대 등이 유용한 수단으로 알려져 있다.

○ 본 발명의 기술도 조성제어와 열처리를 통하여 위의 수단을 구사한 것으로 볼 수 있다. 즉 Zn과 Mg의 농도와 양비를 조정하여 MgZn2 석출물의 밀도를 제어하고, 시효열처리에 의하여 석출물을 조대하게 제어하고, 결정립 미세화를 위하여 TiB2, Zr, Sc 등을 첨가하고 있다.

○ 주조용 Al합금으로는 공정조성을 갖는 Al-Si계, Al-Cu계, Al-Mg계와 이들을 조합한 3원계 합금을 기본으로 하여 강도, 내식성, 용접성 등의 향상을 위하여 적정한 합금원소를 첨가한 합금이 규격화 되어 있으며 그 대표적인 것이 ISO규격의 Al7SiMg합금이다.

○ 본 발명의 합금은 7075합금과 유사한 조성으로 고강도 특성을 확보하면서 7075합금의 결점인 내SCC성을 개선시킨 주조용 합금이라는 점이 특징이므로 기존의 주조용 합금에 대체하여 자동차, 철도차량, 항공기 등의 분야에 유용하게 이용될 수 있을 것으로 기대된다.

저자: ALCOA Inc.
자료유형: 특허정보