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AZ91D합금의 미세조직과 기계적 특성에 미치는 Ce첨가 및 가압응고 효과

전문가 제언: ○ Mg합금의 결점 중의 하나는 hcp구조에서 유래하는 슬립면의 제한 때문에 가공성이 불량하다는 점이다. 따라서 Mg합금의 이용은 다이캐스팅과 같은 용융가공법에 많이 의존하고 있다. AZ91D합금은 다이캐스팅용으로 널리 실용되고 있으나 취약한 강도를 개선하고 응고성형에서 미세기공의 발생을 억제해야 하는 기술과제를 안고 있다. 이를 해결하는 기술로 본 분석에서는 Ce첨가에 의한 결정립 미세화와 가압응고를 조합하는 방법에 대해 그 효과를 소개하였다.

○ AZ91D와 같은 Mg-Al계 합금의 결정립 미세화 방법에는 탄소 접종법이나 과열처리법(super-heating)이 이용되고 있다. 희토류(RE)의 첨가는 결정립 미세화뿐만 아니라 열적 안정성이 우수한 Al-RE계 화합물을 석출시키므로 고온강도를 향상시킨다. Ce를 첨가한 본 연구에서도 침상Al11Ce3의 생성에 의한 응고조직의 변화가 관찰되었고, 인장강도가 원재료의 72.3MPa에서 87.9MPa로 향상되었다. 그러나 Ce의 첨가에 의한 결정립 미세화 효과는 명확히 제시되지 않아 강도의 향상은 Al11Ce3의 석출에 의한 것으로 판단된다.

○ Mg합금의 응고성형에서 발생하는 마이크로 기공은 성형품의 품질을 저하시키는 가장 큰 요인이다. 이를 억제하는 방법으로 스퀴즈캐스팅법이 있으나 50MPa 이상의 고압이 필요하고 금형의 수명이 짧아 고품질을 요하는 특수제품의 제조에 한정되어 이용된다. 본 연구에서는 0.2MPa(2atm)의 비교적 낮은 압력조건에서도 마이크로편석과 수축공이 현저하게 감소하여 Ce의 첨가와 병용함으로써 인장강도가 48.7%나 증가하는 효과를 얻고 있다. Mg합금의 주조기술로 발전이 기대된다.

○ Mg합금에 관한 국내의 연구개발은 신합금 개발과 함께 압연가공이나 압출가공을 위한 전신재의 미세조직과 기계적 특성의 개선에 치중되고 있다. Mg합금의 수요는 다이캐스팅과 같은 용해재의 응고성형 제품이 상당 부분을 점하고 있으므로 용탕의 청정화와 산화억제, 마이크로편석과 수축공의 저감, 결정립 미세화 등 용해/주조와 관련된 현장 적응형 요소기술의 개발도 중요한 과제가 될 것이다.

저자: H. Yu, S.N. Chen, W. Yang, Y.L. Zhang, S.H. Chen
자료유형: 니즈학술정보