AZ31 마그네슘 합금 압연재의 사전압축 변형에 의한 저주기피로 특성의 향상

전문가 제언

○ 최근 응용범위가 점차 확대되어 가는 마그네슘 부품들은 주기적 부하에 노출되어 피로 현상을 일으키기 쉽다. 그중 항복점 이상에서의 피로를 저주기피로(Low-cycle Fatigue, LCF)라 부르며, 이 경우 소성변형 때문에 피로수명이 훨씬 더 짧아지므로 부품이 조기에 파괴되기 쉽다. 본고에서는 AZ31 마그네슘 합금 압연재의 사전압축(Pre-compression, PC) 변형에 의해 LCF 수명을 증가시키는 방안을 제시하고 그 메커니즘에 대해 고찰한다.

 

○ 압연상태(As-rolled, AR)의 AZ31 판재를 3% 사전압축하면 미세조직 내에 다량의 {10 2} 쌍정이 생성된다. AR시편과 PC시편에 대한 응력제어 LCF 시험(R=－1)을 시행한 결과, PC시편이 AR시편보다 월등한 피로수명을 나타내었다. 그 이유는 다음의 세 가지로 요약할 수 있다. 즉, ① PC로 인한 잔류 쌍정의 수가 사이클 진행에 따라 증가하여 전위이동을 방해하므로 가공경화가 커진다. ② PC로 인한 표면 잔류응력이 피로균열의 성장을 방해한다. ③ PC시편의 연성이 AR시편보다 더 크다.

 

○ HCP 구조의 Mg 합금의 LCF 거동은 {10 2}쌍정의 생성 때문에 매우 복잡하다. 더구나 LCF 과정에서의 쌍정의 생성과 풀림의 반복은 문제를 더 복잡하게 만든다. 지금까지 AZ31 합금의 LCF에 대한 {10 2} 쌍정의 영향에 대한 연구는 드물지만, {10 2} 인장쌍정은 LCF 수명을 줄이고, {10 2} 압축쌍정은 수명을 연장시킨다는 것은 밝혀진 바 있다. 그러나 아직까지 응력제어 조건 하에서의 AZ31 합금의 LCF와 그 과정에서 생성되는 {10 2} 쌍정의 효과에 대한 연구는 보고된 바 없었다.

 

○ 국내에서의 마그네슘 합금(AZ31B)의 기계적 피로에 대한 연구사례(국제공동연구)는 2012년에 해외 저널에 발표된 것이 한 건 있다. 쌍정의 생성과 풀림에 대해 다루기는 하였으나, R=0.1이었기 때문에 인장쌍정이 생성되었을 것으로 추정된다. LCF에 의한 Mg 합금부품의 조기 파괴 현상에 대한 연구는 차치하더라도 전반적으로 국내의 Mg 합금의 피로에 대한 연구가 너무 부족하다는 사실은 문제라 할 수 있다.

저자

Guangsheng Huang, Jinhan Li, Tingzhuang Han, Hua Zhang, Fusheng Pan

자료유형

니즈학술정보

원문언어

영어

기업산업분류

재료

연도

2014

권(호)

58()

잡지명

Materials & Design

과학기술
표준분류

재료

페이지

439~444

분석자

심*주

분석물

• AZ31 마그네슘 합금 압연재의 사전압축 변형에 의한 저주기피로 특성의 향상.pdf [307,808 byte]

이미지변환중입니다.