공정 Al-Si 주조합금의 조직제어와 특성

전문가 제언

○ 실루민으로 불리는 Al-10~14%Si 합금은 용탕의 유동성을 좋게 하는 Si의 효과로 주조성이 우수하여 주조용 합금으로 사용된다. Al-12.6%Si 조성의 합금은 577oC에서 공정반응으로 응고하여 α+Si의 공정조직이 된다. α상은 공정온도에서 Si을 최대로 1.65% 고용하는 매우 연한 상이다. 이에 반하여 Si상은 99.83%의 Si로 구성된 것으로 취성이 큰 특성을 갖는다. 그러나 α+Si의 공정조직은 열간취성의 위험이 적고 용접성도 우수하여 대형주물이나 복잡한 형상의 제품에 적합하다.

 

○ 아공정 조성의 합금이 응고 시 주로 Al로 되어있는 수지상조직의 α상이 초정으로 정출한 후 나머지 용탕이 공정반응으로 응고한다. 공정반응으로 얻어지는 α+Si조직은 얇고 폭이 좁은 판상의 Si와 연한 α상이 혼재되어 있다. 과공정 조성의 합금이 응고하는 경우 조대한 Si상이 초정으로 정출한 후 나머지 용탕이 공정온도에서 α+Si의 공정조직으로 응고한다. 이 경우, Si상은 판상 또는 침상인데 응고속도에 따라 형상이 변화하며 응고속도가 느릴수록 길고 조대하게 성장하여 강도와 인성을 나쁘게 한다.

 

○ 결국 Al-Si주물 제품의 기계적 성질을 제어하는 주요인은 Si상의 양과 형상이기 때문에 예전부터 최고의 기계적 성질을 얻을 수 있는 조직제어를 위한 연구가 많이 수행되었다. 그 대표적인 것으로 소량의 Na (0.05~0.1%)를 용탕에 첨가하여 Si의 핵생성을 조장함으로서 Si상을 미세하게 변화시켜 강도와 연성을 증대시키고 취성을 감소시킨다. 최근에는 Na 대신 희토류 금속을 접종제로 사용하기도 한다. 그러나 이러한 공정을 위한 연구는 현상학적인 것으로 조직변화의 근본적원인 규명은 이루어지지 않고 있는 실정이다.

 

○ 이와 같이 기계적 성질에 큰 영향을 주는 Si상의 형상제어 문제의 근본적 원인을 규명하려는 연구가 최근에 일본을 중심으로 많이 진행되고 있다. 즉, 응고과정에서 Si쌍정이 생성되는 것을 확인한 후 쌍정의 특성에 따른 공정조직의 변환모델, 희토류원소에 의한 유기 쌍정 형성 및 제한적 성장이론을 위하여 제안된 모델을 이 분석에서 소개하였다. 현재 우리나라에서는 이 분야에 대한 연구수행 실적이 없다.

저자

A. MAZAHERY and M. O. SHABANI

자료유형

학술정보

원문언어

영어

기업산업분류

재료

연도

2014

권(호)

66(5)

잡지명

JOM Journal of the Minerals, Metals and Materials Society

과학기술
표준분류

재료

페이지

726~738

분석자

남*우

분석물

• 공정Al-Si 주조합금의 조직제어와 특성.pdf [337,078 byte]

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