벌크 금속유리의 중공성형

전문가 제언

○ 금속유리는 용융상태의 금속을 극히 빠른 속도로 냉각시켜 만든 과냉상태의 비정질 재료이다. 냉각속도의 제약 때문에 초기에는 얇은 리본 형태의 금속유리만 얻을 수 있었으나, 기술의 발전으로 인해 현재는 비교적 느린 냉각속도에서도 벌크 상 금속유리(bulk metallic glass, BMG)를 얻을 수 있다. BMG는 결정립이나 전위 등의 내부결함이 없기 때문에 강도 및 탄성률이 매우 높고 내식성도 우수하다. 그러나 슬립 시스템의 부재로 인해 소성변형이 어려운 문제가 있다.

○ BMG 부품은 보통 용융주조법으로 제조하나, 용융온도가 보통 1000℃ 이상이므로 주형의 수명이 짧고, 또 액체금속의 낮은 점성에 따르는 문제도 있다. 열가소성 성형(thermoplastic forming, TPF)은 그런 문제를 일거에 해결하는 획기적 방법이다. 일단 응고시킨 BMG를 유리전이온도(Tg)와 결정화온도(Tx)의 중간영역으로 재가열하여 점성이 큰 과냉 액상으로 만든 후 원하는 형상으로 성형한다. 플라스틱 성형과 유사한 이 방법으로 준정형(near-net-shape) 제품을 만드는 것이 가능하고, 본고의 토픽인 중공성형(blow molding)도 그런 방법의 일종이다.

○ 주로 미국과 일본을 중심으로 BMG에 대한 연구가 활발하며, 용융주조법에 의한 BMG 부품은 상당 부분 상용화도 이루어졌다. TPF 기술의 핵심은 결정화를 방지하기 위해 BMG를 과냉 액상영역까지 신속하고 균일하게 가열하여 성형한 후, 다시 신속하게 냉각시키는 것이다. 이를 위해 중공성형 외에도 다양한 방법이 고안되어 일부는 상업화 직전 단계에 있는 것도 있다.

○ 국내에서는 KIST가 MEMS에 응용할 수 있는 비정질 나노복합재료 연구를, KIMM이 금속유리 미소부품 성형 연구를 각각 수행하였다. 2007년에 전자부품연구원이 발표한 “Amorphous 금속/금속유리의 현황과 전망”에 의하면 2010년 이후 약 1조원의 시장이 형성될 것으로 예상된다고 하므로 국내에서도 최신기술인 TPF를 비롯한 BMG에 대한 가일층의 연구노력이 필요하다.

저자

Jan Schroersa, Thomas M. Hodges, Golden Kumar, Hari Raman, Anthony J. Barnes, Quoc Pham, and Theodore A. Waniuk

자료유형

학술정보

원문언어

영어

기업산업분류

재료

연도

2011

권(호)

14(4)

잡지명

Materials Today

과학기술
표준분류

재료

페이지

14~19

분석자

심*주

분석물

• 벌크 금속유리의 중공성형(blow molding).pdf [240,832 byte]

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