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압하율 변화에 따른 AZ31 마그네슘 합금의 미세조직과 기계적 성질의 변화

전문가 제언: ○ HCP 구조의 마그네슘 합금은 기본적으로 슬립 시스템의 수가 적고, 가공과정에서 형성되는 강한 기저면 집합조직 때문에 성형성이 불량하다. 따라서 마그네슘 합금의 기계적 거동에 가장 중요한 파라미터는 집합조직과 결정립도이다. 결정립도의 감소는 기계적 강도를 증가시키고, 집합조직의 약화는 기계적 강도를 약화시키는 반면 연신율은 증가시킨다. 따라서 이 두 파라미터의 적절한 조합을 통하여 마그네슘 합금의 기계적 강도와 연신율을 조절하는 것이 가능하다.

○ 본 연구에서는 기존의 AZ31합금에 집합조직을 약화시키는 것으로 알려져 있는 RE(희토류원소)를 소량 첨가하여 잉곳을 주조하였다. T6 열처리를 거친 잉곳을 네 가지 패스당 압하율로 열간압연하여 최종적으로 동일 두께의 판재로 만들었다. 패스당 압하율이 클수록 결정립도가 감소하였고, 집합조직은 약화되었다. 그에 따라 기계적 강도가 증가하고, 연신율도 크게 증가하였다. 저자들은 결정립도와 기계적 강도를 연관시키는 Hall-Petch 관계식에 집합조직의 기여도를 추가한 수정된 Hall-Petch 관계식을 제안하였다.

○ 일반적으로 결정립도의 증가에 따라 재료의 기계적 강도는 증가하고, 연신율은 감소한다고 알려져 있다. 그러나 마그네슘 합금에서는 기계적 강도와 연신율 변화 추이가 서로 상충되는 경우가 많은데, 최근 그 이유가 집합조직의 존재 때문이라는 데 의견이 모아지고 있다. 지금까지의 연구에서는 결정립도와 집합조직의 영향을 별개로 취급하였기 때문에 그와 같이 모순된 결과가 얻어졌다는 것이다. 따라서 앞으로는 두 파라미터의 영향을 종합하여 연구결과를 분석할 필요가 있다.

○ 국내에서도 마그네슘 합금의 압연에 관한 연구와 논문이 다수 존재한다. 특히 KIMM(재료연구소)/창원대 팀의 “압연조건에 따른 AZ31 연주판재의 미세조직 및 기계적 특성 변화”(대한금속재료학회지, 46(4), 2008)의 연구결과는 RE 첨가를 제외하면 본 연구와 상당히 유사하다. 향후 결정립도/집합조직의 조합에 의해 마그네슘 합금의 강도와 연성을 동시에 개선할 수 있는 체계적 연구노력이 요망된다.

저자: Di Liu, Zuyan Liu, ErdeWang
자료유형: 니즈학술정보