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초미립 SiC/AZ31B Mg합금 복합재료의 미세조직과 기계적 성질

전문가 제언: ○ 마그네슘 합금을 기지로 한 복합재료(Magnesium Matrix Composites, MMCs)는 알루미늄 합금에 비해 강도, 강성, 내마모성이 비교적 낮은 마그네슘 합금의 약점을 효과적으로 보완할 수 있다. 보강재로는 고강도, 고강성, 고경도의 SiC, Al2O3, CNT 등이 많이 사용되나, 그것들의 첨가량이 어느 정도를 초과하면 입자들의 기지 내 응집현상이 발생하여 오히려 재료의 성능을 해치게 된다. 본 연구에서는 서브마이크론(~0.5㎛) SiCp(SiC particles)의 효과적 첨가와 혼합에 의해 그와 같은 약점을 보완하는 방법을 제시한다.

○ MMC 제조에는 용탕을 기계적으로 교반하는 소위 교반주조(stir casting)법이 주로 사용되지만, 이 방법으로는 보강재의 첨가량이 증가할 경우 보강재를 기지 내에 균일하게 분산시키지 어렵다. 본 연구에서는 교반주조 후에 초음파 처리를 추가하는 방법으로 이 문제를 해결하여 SiCp의 첨가량을 최대 10vol.%까지 높인 SiCp/AZ31B MMC의 제조에 성공하였다. 균일하게 분산된 다량의 초미립 SiCp로 인한 결정립미세화 덕분에 열간압출에 의해 우수한 기계적 강도를 나타내었다.

○ 외국에서의 MMC 연구는 보강재의 사이즈를 점점 줄이는 방향으로 나아가고 있다. 최근에는 나노사이즈의 보강재를 사용하는 MMNC(Metal Matrix Nano-Composites)에 대한 연구가 활발하다. 물론 보강재의 사이즈가 점차 작아짐에 따라 보강재 입자를 기지 내에 균일하게 분산시키는 것은 더욱 어려워진다. 따라서 전술의 교반주조를 비롯하여 분말야금, 가압주조, 초음파진동법, 스프레이성형, 무압침투법 등 다양한 혼합기술이 시도되고 있다.

○ 2000년 이후 국내의 MMC 연구사례는 ‘SiCp/AZ91D MMC(대한금속재료학회지, 2002)’와 ‘CNT/AZ31 MMC(Proc. 10th International Symposium on Aerospace Technology, 2010)’의 두 건 뿐이다. 최근 고조되고 있는 마그네슘 합금에 대한 국내 연구진의 많은 연구노력과 비교할 때 MMC에 대한 무관심은 놀라운 일이다. 앞으로 국내에서도 강도와 경량성을 겸비한 MMC에 대한 연구가 활성화되기를 기대한다.

저자: M.J. Shen, X.J. Wang, C.D. Li, M.F. Zhang, X.S. Hu, M.Y. Zheng, K. Wu
자료유형: 니즈학술정보