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Al-Mg-Si계 합금의 시효경화거동

전문가 제언: ○ 6000계열 알루미늄 합금은 자동차와 철도 차량 분야에서 수요량이 증가하고 있으며, 교량용 난간 및 차량 방호책, 가로등 지주, 항만보안 울타리, 펜스, 방음벽 등 고강도와 용접성이 요구되는 특수용도 등에도 폭넓게 활용되고 있다.

○ 국내에서 개발되어 합금번호 AA6024로 ‘세계알루미늄협회’에 등록된 ‘비열처리형 압출 구조재용 알루미늄 합금’은 기존 Al-Mg-Si계열의 알루미늄 압출용 합금에 비하여 Mn의 함량을 증대시킨 후 급속 응고시켜서 미세한 Mn 분산상이 고르게 분포되도록 제조하였다. 이에 압출 시 강도증대와 동시에 균질 변형에 의한 압출성 향상이 실현되고, 고온균열감수성(hot cracking susceptibility)을 낮추어 우수한 용접성을 확보하며, 압출 후 시효경화 열처리를 하지 않아도 기존 유사제품을 압출 후 열처리한 것과 대등한 우수한 강도(290MPa)를 갖는다.

○ Al-Mg-Si계 합금에서 Si의 함유량이 높거나 Cu가 첨가되면 입계부식과 응력부식이 발생하는 것으로 보고되고 있다. 특히 Cu를 첨가하면 변형속도의 효과가 두드러지게 나타나고 입계파괴에 의해 연성이 저하되므로 주의가 필요하다.

○ 6000계 용접구조용 재료의 아크용접 이음효율은 60～70% 수준으로 5000계와 7000계보다 낮은데, 이는 6000계 알루미늄 합금의 강도를 높여주는 미세한 침상석출물인 GP2 또는 과잉 Si계의 β가 용접열사이클에 의해 연화되어 경도가 회복되지 않는 부분이 용접열영향부에 존재하기 때문이다.

○ Al-Mg-Si계 합금에 Cu 함유량이 많게 되면 Al-Cu-Mg-Si의 4원 공정반응에 의해 용접열영향부 내의 결정립계의 용융이 저온측에서 일어나게 되고 이 결과 용접열영향부에서 액화균열의 발생이 촉진된다. Mn, Cr, V과 같이 결정립을 미세화하는 합금원소를 첨가하면 액화균열의 발생을 억제할 수 있다.

저자: Takeo SAKURAI,Shin-ya KOMATSU** and Norio KON
자료유형: 학술정보