ZK60 Mg합금의 저주기 피로 거동

전문가 제언

○ 마그네슘 합금은 구조용 재료 중 가장 가벼워서 다양한 합금으로 제조하여 경량화가 요구되는 우주항공 및 차량 등 여러 분야의 부품으로 사용된다. 그러나 같은 경량재료인 FCC구조의 알루미늄과 달리 마그네슘은 HCP구조이기 때문에 전위 슬립시스템이 3개로 제한되어서 소성변형이 곤란하다. 이와 같이 어려운 전위슬립의 소성변형 대신 쌍정 발생으로 어느 정도의 소성변형이 가능하나 변형기구는 매우 복잡하다.

 

○ 마그네슘 합금 부품이 사용 중 피로하중을 받는 경우 역시 쌍정에 의한 변형이 발생한다. 또한 압연/압출에 의해 대부분의 결정립의 c-축이 압연/압출 방향에 수직한 집합조직이 발달하여 심한 결정방위 이방성이 형성된다. 이러한 결정구조상의 특징 때문에 Mg합금은 피로의 경우 하중 진폭의 크기에 따른 변형기구 변화로 피로초기에는 결정립계균열이 미소균열생성을 주도하나 쌍정이 활성화되면 쌍정손상으로 파손이 쉽게 된다.

 

○ Mg합금의 피로거동은 다른 일반적 금속들과 다르다. 예로서 대부분의 다른 금속들에서는 사전 변형시킨 시료를 반대 방향으로 변형시킬 때 항복강도가 감소하는 소위 Bauschinger효과가 관찰되지만, Mg합금의 경우에는 오히려 사전 인장변형 후 압축할 경우 항복강도가 증가한다.

 

○ 일반적인 금속의 경우 변형률 진폭이 작으면 균열생성이 고집슬립띠(persistent slip band)뿐만 아니라 결정립계에서도 생성되며 최종 피로파단은 이들 균열이 시료 전체에 퍼지면서 합체되어 발생된다. 그러나 Mg합금의 경우에는 피로변형에 쌍정변형에 의한 손상이 포함되기 때문에 문제가 더 복잡하다.

 

○ Mg합금의 피로와 쌍정 변형기구 관련 국내 연구현황은 매우 제한적이다. 서울대학교, POSTECH, 고려대학, 표준연구원 등에서 발표한 10편 미만의 논문이 있을 뿐이고, 그나마 피로와 관련된 연구는 2011년 이후 찾아볼 수 없다. 이는 우리나라 연구비 지원정책이 소위 최신첨단 분야에 집중된 현상과 무관치 않다고 생각된다.

저자

Ying Xiong and Yanyao Jiang

자료유형

니즈학술정보

원문언어

영어

기업산업분류

재료

연도

2014

권(호)

64()

잡지명

International Journal of Fatigue

과학기술
표준분류

재료

페이지

74~83

분석자

남*우

분석물

• ZK60 Mg합금의 저주기 피로 거동.pdf [344,709 byte]

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