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제어압연에 의한 알루미늄 판재의 고기능화

전문가 제언: ○ 알루미늄은 적당한 강도를 갖는데다 경량성, 내식성, 가공성, 미관성, 전도성 등이 우수하여 철강재료에 이어 가장 많이 사용되는 금속이며 용도에 따라 판재, 박재, 선재, 관재, 형재 등 다양한 형태로 성형이 가능하다. 최근 자동차 배기가스의 CO2 배출량 삭감을 위한 차량의 경량화가 중요한 이슈가 되어 알루미늄의 차체 이용이 적극적으로 검토되고 있다

○ 구조용 재료로써 알루미늄은 경합재료인 철강재료에 비하여 가격적으로 불리한 외에도 강도와 성형성이 떨어진다. 특히 차체용 부품의 가공에 불가결한 프레스 성형성이 취약하기 때문에 가공도가 낮은 부품이나 성형가공 비용을 상쇄할 수 있는 일부의 고급차에 적용범위가 제한되고 있다. 알루미늄 판재의 성형성이 취약한 원인으로는 국부연신이 작고 소성변형의 이방성 지표인 랭크포드값(r값)이 낮기 때문이다.

○ 소성변형은 전위슬립에 기인하므로 r값은 결정방위의 배향, 즉 집합조직에 의존한다. FCC 금속인 알루미늄은 통상의 압연에서 β섬유집합조직으로 알려진 압연집합조직이 발달하고 압연방향에 대하여 45°에서는 r값이 0으로 되어 평균 r값이 낮다. 본 보고에서는 5083합금에 대하여 가공온도 350~400℃, 변형속도 0.1~5/s의 조건에서 제어압연하는 방법으로 평균 r값이 1.0을 넘는 성형성을 가지며 내력도 종래보다 30~40MPa나 높은 결과를 얻고 있다.

○ 결정립경이 10㎛ 이하인 미세립 알루미늄합금은 고온에서 서서히 변형하면 연신율이 300%가 넘는 초소성 특성을 나타낸다. 이 특성을 이용하는 고온고속 플로(flow) 성형법이 개발되어 자동차부품의 성형에 이용되고 있다. 또 상하 압연롤의 회전속도를 달리하여 재료에 강한 전단변형을 부여하는 온간이주속압연으로 r값을 높이는 방법도 알루미늄의 취약한 성형성을 개선하는 방법으로 개발되고 있다.

저자: H. Tanaka
자료유형: 학술정보