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Mg-희토류고용합금의 입계에 용질원자편석 및 응집

전문가 제언: ？전문가 제언？
○ Mg은 HCP결정구조로 c/a가 1.6236으로 c축방향으로 원자간 거리가 길어서 전위의 이동이 불가능하여 a축을 포함하는 저면에서만 제한된 소성변형이 가능하여 성형이 곤란하다. 또한 용융온도가 650oC로 낮아서 고온용으로 사용이 불가능 하고 부식이 잘 되는 문제점이 있으나 비중이 알루미늄비중의 2/3인 1.74로 기존의 구조재료 중 제일 경량이어서 차량 및 우주항공 부품의 경량화에 필수적 재료이다.
○ 이와 같이 다양한 용도의 경량재료로 사용되기 위 하여는 우수한 성형성, 강도 및 연성을 가져야 한다. 이를 위 하여는 미세조직 및 집합조직을 제어하여 소성변형을 용이하게 하는 기술이 필요하다.

○ 또한 마그네슘은 여러 형태의 화합물로 자연에 풍부하게 존재한다. 이렇게 풍부한 Mg의 실용화를 위한 합금 제조에 사용되는 첨가원소는 주로 Al, Mn, Zn, Zr, Li 및 희토류 등이다. 내식성 개선을 위한 많은 합금제조연구를 통하여 다행이도 보통의 환경조건에서는 연강의 내식성과 유사한 정도까지 개선되었다.
○ HCP 결정구조인 Mg는 저면의 3개의 슬립계와 변형쌍정만이 소성변형을 가능하게 하는 과정인지라 변형과 성형이 곤란하다. 또한 Mg는 압연과정 중 생성되는 대부분의 집합조직 결정립의 저면이 압연 면과 평행한 극심한 결정이방성을 갖는다. 압연 후 재결정처리로 결정립을 성장시켜도 판재의 집합조직에는 큰 변화가 없다. 이렇게 강력한 집합조직이 소성이방성의 원인이 되어 연성이 작고 성형성을 나쁘게 한다.
○ 이와 같은 심각한 연성결핍과 소성가공성 불량문제를 해결하기 위한 방안으로 1994년 처음으로 독일과학자 Bohlen 등에 의하여 Mg에 RE를 첨가하여 압출 후 약화되고 무질서한 집합조직을 얻었다. 이 연구의 영향을 받아 지난 10여 년간 Gd, Sm 및 Y 등 여러 RE를 이용하여 세계적으로 많은 연구가 수행되고 있다.
○ 국내에서의 연구실적은 2009년에 연세대학에서 Mg-RE-ZN-Al합금내에서 MG12RE상이 강도와 연성을 개선시킨다는 연구가 유일한 것이다.

저자: M. Bugnet, A. Kula, M. Niewczas, G.A. Botton
자료유형: 니즈학술정보