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크리프 변형된 Mg？2.5Gd？0.1Zr 합금에 형성되는 무결함 영역

전문가 제언: ○ 경량이면서도 성형이 어려운 Mg합금을 최근에 개발되는 첨단제조공정으로 제조하여 통신, 차량 및 우주항공분야 부품에 적용하려는 시도가 활발하다. 그러나 Mg합금이 갖는 낮은 항복강도와 크리프저항성의 한계점 때문에 구조용의 경우 Al합금을 대치하지 못하고 있다. 이 문제 해결을 위하여 새로운 Mg합금개발과 기존 합금의 성능개선을 위한 석출물 조절 연구가 시도되고 있다.

○ 더 우수한 성능을 갖는 Mg합금을 설계하고 개발하기 위한 두 가지 주제가 있다. 첫 번째는 크리프 저항성이 큰 Mg합금 개발이다. 가장 많이 사용되는 Mg-Al합금(AZ91)의 실용조건인 100？250oC와 50？200 MPa에서 크리프에 의한 결정입계활주 발생으로 사용의 한계가 있다는 점이다. 온도가 0.5Tm이상이 되면 금속은 탄성계수와 강도가 현저히 감소하여 크리프 발생이 활성화된다. 낮은 융점(650oC)을 갖는 Mg의 0.5Tm이 189oC이다. Mg합금이 자동차부품으로 사용되는 경우 그 온도범위는 크리프가 활성화되는 150？200oC이다.

○ 크리프 변형 중 석출물이 입계부근에서 용해되어 무결함영역(DZ)이 형성 된다는 것이다. 응력과 온도에 따라 차이는 있지만 Mg합금의 크리프변형은 주로 전위활주와 확산에 의한 전위 상승기구 및 공공/용질원자 확산의 도움을 받는 결정립계 이동기구에 의하여 진행된다. 두 번째 주제는 크리프가 진행되는 동안 이 무결함영역이 형성되고 이 부위의 강도가 약하여 집중되는 크리프변형의 원인 규명이다.

○ Mg합금의 크리프강도(100시간동안 0.1%크리프발생에 필요한 응력)가 20MPa로 매우 낮다. 경량재료로 가장 각광을 받고 있는 Mg합금의 DZ형성의 원인을 규명하여 첨단 경량재료로 개발하기 위한 연구가 지난 1980년대 후반부터 서방 선진국을 중심으로 진행되어왔으나 최근에는 많은 중국인 학자들이 이 분야 연구에 열중하고 있다. 한국에서는 1980년대에 KAIST에서 Al합금의 무결함영역(precipitation free zone)에 관한 연구 실적이 있었으나 Mg합금의 DZ연구는 아직 보고된 바 없다. 이 분야 연구 활성화가 요구된다.

저자: W.F. Xu, Y. Zhang, L.M. Peng, W.J. Ding and J.F. Nie
자료유형: 니즈학술정보