희토류원소의 미량 첨가에 의한 마그네슘 합금의 연성 향상

전문가 제언

○ 마그네슘(Mg) 합금의 성형가공성과 내식성이 불량하기 때문에 가공용 합금(wrought alloy)의 사용이 제한되고 있다. Mg에 희토류원소(RE)를 첨가하는 것은 이 문제를 해결하기 위한 방법 중 하나이다. Mg-Zn에 RE를 첨가한 기존 합금은 Mg-Zn-RE의 형태로, 주로 가공열처리에 의해 제2상을 석출시켜 기계적 성질의 향상을 도모한다. 이와는 대조적으로 본 연구에서는 RE를 고용한도 내에서 다중미량 첨가하여 Mg 단일 상을 유지하였다. REs가 합금의 기계적 성질과 내식성에 미치는 영향을 조사하여 그 결과를 대표적 가공용 합금인 AZ31과 비교하였다.

 

○ 본 연구에서는 Mg에 Y, Gd, Dy, Sm을 각각 0.4wt%씩 다양한 조합으로첨가하고, 거기에 결정립 미세화를 위해 Zr(0.5wt%)을 추가하였다. 이 Mg-RE-Zr 합금에서는 압축/인장 항복강도 간의 차이가 AZ31보다 훨씬 작았고, 기저면 외의 슬립시스템들이 활성화되어 집합조직이 감소하였다. 이 사실은 이 합금의 기계적 이방성이 감소하였음을 의미한다. 또 연성도 최대 30%로 AZ31보다 훨씬 우수하였다. RE의 미량 첨가 때문에 단일 상이 유지되어 제2상에 의한 전식이 억제되고, 산화막의 안정성이 개선되어 AZ31보다 내식성이 향상되었다.

 

○ ME20, ZK10A, ZK100, ZE10A, ZE41A는 현재까지 개발된 희토류를 포함하는 가공용 합금들이다. 대부분의 경우 가공열처리에 의해 제2상을 석출시켜 강도를 향상시킨다. 이 Mg-Zn-RE 합금들에서도 첨가원소와 가공열처리 조건의 변화를 통해 기계적 이방성을 완화시킬 수 있으나 그 효과는 결정립 내에 석출물의 양/형태 및 결정성장의 정도에 따라 다르다. Zr을 첨가하여 결정립을 미세화시킬 수 있으며, RE와 Zr의 조합은 고온에서 크리프와 응력파단에 대한 내성을 증가시킨다.

 

○ 문헌조사 결과 2000년 이후 한국 연구자가 희토류원소를 포함하는 마그네슘 합금에 대해 해외 저널에 발표한 연구논문은 주물용 및 가공용을 통틀어 총 5건이 발견되었다. 연구주제는 Ce, Y, Nd, Gd 등이 합금의 미세조직, 기계적 성질, 부식거동에 미치는 영향에 대한 것이었다. 향후 가공용 합금의 성형가공성에 희토류원소가 미치는 영향에 대한 연구가 더 활발해지기를 기대한다.

저자

Yuanding Huang, Weimin Gan, Karl Ulrich Kainer, Norbert Hort

자료유형

니즈학술정보

원문언어

영어

기업산업분류

재료

연도

2014

권(호)

2()

잡지명

Journal of Magnesium and Alloys

과학기술
표준분류

재료

페이지

1~7

분석자

심*주

분석물

• 희토류원소의 미량 첨가에 의한 마그네슘 합금의 연성 향상.pdf [300,980 byte]

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