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알루미늄 강소성 가공과 초미세립 조직의 형성

전문가 제언: ○ 금속재료의 결정립 미세화는 강도 및 인성의 향상, 성형성의 증가, 낮은 열전도도, 강소성 가공(severe plastic deformation process) 등 기존의 조대한 결정립자의 재료에 비해 매우 우수한 기계적 성질을 가지게 되어 많은 연구가 진행되고 있다. 1㎛ 미만 또는 nm급 초미세 결정립의 재료를 만드는 방법 가운데 강소성 가공 공정은 금속재료에 아주 큰 소성변형을 주어 재료의 결정립을 미세화 시키는 방법으로 대부분의 금속재료에 적용할 수 있으나 특히 알루미늄 합금에 많이 쓰이며, 내부 결함이 없고 비교적 덩치가 큰 소재를 만들어 낼 수 있다.

○ 반복겹침 접합압연(ARB)법은 1998년경 일본 Osaka 대학의 Saito교수 연구그룹에 의해 연구개발 되었으며 결정립 크기를 1㎛ 이하로 초미세화시켜 고강도화를 달성하는 강소성 가공법의 일종이다. ARB법에서는 먼저 동일 크기의 두 판재를 탈지 및 표면 세척 공정을 마친 후 적층하여 50% 압하율로 압연하여 압접(Roll Bonding)시킨다. 다시 이를 2등분하여 포개면서 50%의 압하율에서 접합압연 한다. 이와 같은 공정을 반복함으로써 결정립을 초미세화 시키고 고강도를 달성시키는 방법이다.

○ 항공, 우주, 차량 및 전자기기 등의 산업분야에서 보다 경량이면서 강도와 내식성 그리고 재활용성이 우수한 새로운 알루미늄합금 재료가 요구되고 있다. 기존의 합금설계 및 가공 열처리법으로는 알루미늄의 고강도화나 특성 향상에는 한계점에 이르고 있으며 이를 극복하기 위해 플라스마 합성법, 강소성 가공법 등과 같은 새로운 조직 제어법을 적용하여 주조조직 미세화, 결정립 초미세립화, 나노 석출강화 등의 새로운 결정 제어기술이 새로운 기술로 주목을 받고 있다.

○ 알루미늄뿐만 아니라 모든 금속재료에서의 결정립 미세화는 강도와 인성을 향상시켜준다. 결정립 미세화를 시켜주는 방법으로 합금이나 야금법이 아닌 강소성 가공 방법이 주목을 받고 있으며 많은 연구가 진행되고 있으나 아직은 표준화에 이르지 못했다. 우리도 철강의 선진국답게 이에 대한 연구도 꾸준히 하여 확실한 표준을 정립해야 할 것이다.

저자: Nobuhiro Tsuji
자료유형: 학술정보