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초미립화/석출강화의 양립을 통한 알루미늄 신합금 개발

전문가 제언: ○ 알루미늄뿐만 아니라 금속재료의 고강도화에는 가공강화(전위강화), 고용강화, 석출물 분산강화, 결정립미세화강화가 널리 이용된다. 이 중 결정립미세화는 다른 방법에 비하여 강화에 수반되는 인성이나 연성의 저하가 적은 장점이 있으나 이를 위해서는 결정립을 서브미크론 수준으로 미세화하는 조직제어가 필요하다. 최근 형상변화 없이 거대변형을 가하여 결정립을 나노수준으로 초미세화하는 가공법(HPT법, ECAP법, ARB법 등)이 이용되고 있으나 아직은 실험목적에 한정되고 있다.

○ 대표적인 알루미늄 전신재인 2000계, 6000계 및 7000계 시효경화형 합금은 큰 소성가공으로 초미세립 결정립을 실현해도 시효처리 온도가 적절하지 않으면 기지조직에 석출물의 분산량이 불충분하게 되어 시효경화 효과가 나타나지 않는다. 원문에서는 HPT가공으로 결정립을 초미세화하고 스피노달 분해가 일어나도록 시효온도와 합금조성(Al-Li합금의 경우 373K)을 설계하면 입내석출이 촉진되므로 결정립미세화강화와 석출강화의 양립효과에 의하여 고강도화가 가능함을 보여주고 있다.

○ 통상의 가공열처리에서는 결정립미세화 효과와 석출물의 분산효과를 동시에 실현하기 곤란하나 큰 소성가공과 시효처리의 조합은 이를 가능케 한다는 점에서 시효경화형 Al합금에 대해서는 새로운 조직제어 기술로서 주목된다. 다만 HPT법과 같은 가공법은 연구용 시료의 가공에 이용되는 수준에 있으며 연속화가 곤란하여 실용기술로 발전하는 데에는 어려움이 클 것이다. 그러나 압연기술에 기초하고 있는 ARB법은 연속화가 가능하여 실용화 면에서는 유리하다.

○ 국내에는 건축, 수송기기, 전기전자, 열교환기, 가정용품 등의 분야에서 알루미늄의 수요가 큰 만큼 신합금 개발, 자동차 부품, ECAP기술, 신공정기술(Semi-solid forming) 등에 관한 연구가 대학이나 연구기관에서 비교적 활발히 이루어지고 있다. 국내의 알루미늄 수요는 자동차, 선박, 철도차량, 우주항공 분야에서 고강도, 고내식, 고경량을 요구하는 방향에서 크게 증가할 것으로 전망되므로 이에 부응하는 알루미늄 신재료의 연구개발이 요구된다.

저자: S. Hirosawa
자료유형: 학술정보