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Mg합금판의 성형성 평가와 성형성 개선

전문가 제언: ○ 마그네슘은 상온에서 슬립계의 수가 적고 연성도 작기 때문에 프레스성형성이 불량하여 현재 성형에 사용되는 마그네슘 판재의 종류는 AZ31, HK31, HM21 등을 위시한 5~6종에 한정되고 있다. 인장특성에서 보면 상온에서의 성질은 연신율이 적은 것 외에는 특별한 결점이 없으나 실제로는 성형한계가 낮다. 이는 마그네슘 특유의 슬립계에서 연유하는 것이므로 기존의 성형성지표로 이용되는 가공경화지수(n값)나 랭크포드값(r값)으로는 마그네슘의 성형성을 판단하는 것이 곤란하다.

○ 변형의 균등성과 스트레치성의 지표가 되는 n값은 마그네슘의 경우 열처리 온도에 따라 0.2~0.25로 비교적 크다. 예를 들어 AZ31의 경우 n값은 알루미늄 수준이나 가공경화성, 변형의 균등성, 스트레치성 등은 불량하다. 또 성형성의 지표가 되는 r값은 열처리온도에 따라 변화하여 400℃ 근방에서 나타나는 최소치도 1.5를 초과하나 드로잉성형성이 Al합금보다 불량하다.

○ 이와 같이 통상의 금속재료에서 성형성을 평가하는데 사용되는 지표로는 마그네슘의 성형성을 판단하기 곤란하다. 본고에서는 현장적용이 가능한 성형성 시험법으로 V자 또는 U자 굽힘 시험을 추천하고 있다. 굽힘 변형은 판 두께의 네킹이 생기기 쉬운 평면변형이면서 판 두께의 반이 압축되므로 네킹이 억제되어 외측의 표면층에서는 두께의 감소가 균일해진다. V자 또는 U자 굽힘 시험법은 철강 재료에 대하여는 ISO 7438과 JIS Z2248에 규정되어 있어 Mg 합금에 대하여도 적용이 가능할 것이다.

○ AZ31 합금의 성형성 개선에는 ECAP법 등에 의한 미세립화로 상온연성을 개선시키는 연구, 마찰교반법(FSP: Friction Stir Process)에 의한 초소성 연구, 이주속압연에 의한 집합조직제어, 크로스롤 압연에 의한 면내이방성의 경감 등이 보고되고 있다. 본고에서도 판면에 평행하게 배향하는 6방정의 저면을 기울게 하는 집합조직의 제어와 열처리에 의한 금속간화합물(Mg17Al12)의 입계편석방지가 저온성형성의 향상대책으로 제시되고 있다.

저자: M. Kohzu
자료유형: 학술정보