마그네슘 합금의 마찰교반 처리(Friction Stir Processing): 미세조직과 기계적 성질

전문가 제언

○ 마그네슘 합금의 기계적 성질을 향상시키기 위해서 여러 가지 방안이 제시되고 있다. 그중 가공열처리(thermomechanical treatment)의 한 방법으로서 마찰교반처리(Friction Stir Processing, FSP)가 등장하였다. FSP는 고상접합법의 하나인 마찰교반용접(Friction Stir Welding, FSW)의 변종으로서 재료의 접합 대신 미세조직의 변화를 목적으로 하여 발전한 기술이다. FSP는 FSW에서와 같이 회전공구를 이용하여 모재에 극심한 소성변형과 마찰열을 발생시켜 미세조직의 변화를 일으킨다.

 

○ FSP 장치는 원주형 회전공구와 그 이동수단으로 구성된 매우 단순한 구조이다. 모재와 접촉하는 회전공구의 하부를 쇼울더(shoulder)라 하며 그 바닥에 핀이 붙어 있다. 이 핀이 송곳처럼 접합부에 파고들어 쇼울더(shoulder: 공구 하부)와 함께 재료 위에서 수평으로 이동하며 교반작용을 수행한다. 본 연구에서는 자동차 부품용 다이캐스팅 합금인 AE42를 대상으로 1차 또는 2차에 걸쳐 회전공구를 통과시키는 방식으로 결정립의 미세화와 기계적 성질의 변화를 조사하였다.

 

○ FSW는 1991년 영국의 The Welding Institute(TWI)에 의해 개발되었지만, FSP는 2000년에 미국 미주리대의 R.S. Mishra에 의해 처음 발표되었다(7075 Al 합금). 마그네슘 합금에 대한 FSP 연구는 우선적으로 AM계(AM50, AM60)와 AZ계(AZ91, AZ95)의 비교적 염가의 합금에 대해 시행되었다. 그러나 자동차나 항공부품용으로는 강도와 크리프 내성이 큰 희토류원소를 함유하는 합금이 유리하므로 근래에는 EV31A, WE43, AE42 합금 등에 대한 연구가 이루어지고 있다.

 

○ FSW에 대한 연구는 국내에서도 대학과 연구소 등에서 많이 수행되고 있지만, FSP에 대한 연구논문은 아직 없다. 다만 2012년에 울산대학교 연구팀이 대한용접·접합학회지에 마찰교반처리를 이용한 복합재료 제조에 대한 리뷰 논문을 한 건 발표한 바 있을 뿐이다. FSP는 재료의 고온 용융 없이 다양한 재료의 성질을 개선시킬 수 있고, 상기의 복합재료 제조에서처럼 강화재의 균일한 분산도 꾀할 수 있기 때문에 매우 흥미 있는 연구 분야라 할 수 있다.

저자

Harpreet Singh Arora, Harpreet Singh Grewal, Harpreet Singh, Brij Kumar Dhindaw, David McPhail, Barbara Shollock, Richard Chater and Sundeep Mukherjee

자료유형

니즈학술정보

원문언어

영어

기업산업분류

재료

연도

2014

권(호)

16(1)

잡지명

Advanced Engineering Materials

과학기술
표준분류

재료

페이지

94~102

분석자

심*주

분석물

• 마그네슘 합금의 마찰교반 처리(Friction Stir Processing) 미세조직과 기계적 성질.pdf [182,427 byte]

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