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Mg-Zn-Mn합금의 성형성과 가공경화에 미치는 Y첨가량의 영향

전문가 제언: ○ Mg합금은 경량성, 고비강도, 내충격성, 저융점, 제진성, 전자파 차폐성 등 많은 장점을 갖고 있지만 내식성과 상온가공성에 문제가 있어 용도확대에 장애가 되고 있다. 특히 가공성에 있어서 hcp구조인 마그네슘은 소성변형을 위한 슬립 시스템의 수가 제한되어 있고, 변형 도중에 슬립이 일어나기 쉬운 기저면을 중심으로 집합조직이 형성되므로 기계적 성질의 이방성이 나타난다. 따라서 Mg합금의 성형은 주조나 다이캐스팅과 같은 용융가공법이 주로 이용되는 실정이다.

○ Mg합금의 가공성 개선을 위해 집합조직의 형성을 억제하는 방향에서 RE(희토류 원소)를 이용하는 합금계가 개발되어 왔다. RE는 원래 Mg합금의 고온강도 개선에 유효하여 Mg-Al-RE계, Mg-Y-RE계와 같은 내열합금에 이용되었으나 1990년대에 RE가 재결정과 입계이동의 지연을 통해 집합조직의 억제와 무질서화에 유효하다는 사실이 밝혀진 이래 Gd, Sm, Dy, Y 등을 단독 또는 복합적으로 첨가하는 합금설계가 많이 연구되어 왔다.

○ 희토류 원소 중에서 Y는 Mg에 큰 고용도를 갖고 있어 석출강화 효과가 크다. 또 Y는 집합조직의 완화, 결정립 미세화, 가공경화의 감소 등에 유효하다는 연구결과가 최근 많이 보고되고 있다. 이와 관련하여 본 연구에서는 판재용으로 개발된 ZM31합금의 압출재와 열처리재에 대해 Y농도(0~6%)에 따른 석출상의 종류와 가공경화거동의 관련성을 상세하게 규명하고 있다. 가공경화거동은 가공성과 연동되므로 본 연구결과는 Mg-Zn-Y계 합금의 가공요인을 최적화에 유용한 정보가 될 것이다.

○ 국내에서도 Ce, Y, Nd, Gd 등 희토류 원소를 함유한 Mg합금의 연구가 수편이 보고되고 있고, 본 연구와 유사한 합금계로서 Mg-Zn-Y계 합금의 집합조직 형성에 관한 연구가 있다. 그러나 기계적 성질이나 가공특성에 미치는 Y의 영향을 조사한 연구사례는 검색되지 않았다. RE를 이용한 가공용 Mg합금의 개발연구가 세계적으로 전개되고 있어 이 분야의 연구가 요구된다. 아울러 집합조직을 회피할 수 있는 이속압연법(differential speed rolling)과 같은 가공방법의 개발도 필요하다.

저자: N. Tahreen, D.F. Zhang, F.S. Pan, X.Q. Jiang, C. Li, D.Y. Li, D.L. Chen
자료유형: 니즈학술정보