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고압다이캐스팅 마그네슘 합금의 유동응력 예측

전문가 제언: ○ 마그네슘(Mg)은 공학용 금속재료 중에서 가장 가볍기 때문에 중량 감소가 필요한 수송 분야에 적합하다. 자동차용 Mg 부품의 제조에는 용탕을 속이 빈 금속주형의 내부에 고압으로 주입하는 다이캐스팅(HPDC)법이 주로 사용된다. HPDC법에서는 냉각속도가 빠른 주물 외곽부의 결정립이 중심부보다 훨씬 미세하다. 이 미세조직의 지역적 차이가 연성이나 강도와 같은 합금의 기계적 성질의 불균형을 초래하므로 그 현상에 대한 정확한 이해가 필요하다.

○ 지역적인 기계적 성질의 측정에는 마이크로/나노스케일의 압입(indentation)시험이 통상적 인장시험보다 더 유용하다. 본 연구에서는 AM60, AZ91, AE44의 세 가지 합금을 HDPC와 중력주조의 두 가지 방법으로 주조하고, 서로 다른 냉각속도로 응고된 주물의 각 부위로부터 시편을 채취하여 결정립도와 기계적 성질을 측정하였다. 그 결과 넓은 범위의 결정립도에서 결정립도와 압입시편의 기계적 성질(항복강도와 유동응력)이 Hall-Petch 관계식을 따르는 것이 밝혀졌다.

○ 자동차산업에서 가장 중시하는 기계적 성질은 연성이다. 연성은 결정립의 미세화, 기공률의 감소 등 미세조직의 변화를 통해 개선할 수 있다. 본문에 간단히 언급된 HPDC 주물의 중심부에 존재하는 미리 응고된 수지상의 a상도 합금의 기계적 성질에 큰 영향을 미칠 수 있다. a상 주위에 결함이 형성되기 쉽고, 액상의 유동을 방해하여 기공생성을 도울 수 있기 때문이다. 따라서 HPDC에 대한 연구는 주물의 미세조직과 합금의 기계적 성질 간의 관계를 규명하는 데 집중되고 있다.

○ 국내에는 26개의 회사, 연구소, 대학 등이 참여하는 한국마그네슘기술연구조합이 결성되어 있고, 그 중 7개 회사가 다이캐스팅 분야에 종사하고 있다. 그러나 2000년 이후 다이캐스팅에 대한 공식적 연구과제는 전무하였고, 2013년에 들어서서야 (주)장원테크가 글로벌전문기술개발사업의 일환으로 IT산업용 부품개발 연구를 시작하였을 뿐이다. 자동차용 마그네슘합금 부품의 중요성이 증대되고 있는 현 상황에서 국내에서도 이 분야의 이론적 메커니즘 규명을 위한 연구노력이 필요하다.

저자: P. Sharifi, Y. Fan, J. P. Weiler, J. T. Wood
자료유형: 니즈학술정보