Mg-Cu-Gd계 합금의 비정질 형성능과 기계적 특성에 미치는 Zn의 첨가효과

전문가 제언

○ 구성 원자가 결정을 형성하지 않고 무질서하게 존재하여 일명 금속유리 또는 액체금속으로도 불리는 비정질금속(amorphous metal)은 고용도에 관계없이 합금화가 가능하고 결정립계가 없어 균질하므로 기계적, 물리화학적 제반 특성이 통상의 결정재료보다 우수한 것이 특징이다. Mg합금은 비정질 형성능(GFA)이 비교적 양호하여 Mg-Cu계, Mg-Ni계, Mg-Zn계를 중심으로 여기에 희토류(RE), Cd, Ag, Be, Al 등을 소량 첨가한 다원계 BMG(bulk metallic glass)가 보고되고 있다.

 

○ 비정질금속의 합금설계에 관한 이론적 체계는 확립되어 있지 않으며, 단지 GFA의 관점에서 다성분계이고, 원자직경의 차이가 크고, 구성 성분의 혼합엔탈피가 음일 것이 요구된다. 현재는 이에 기초하여 합금성분을 조합하고 실험을 통해 특성을 확인하는 경험적 수법이 BMG개발의 수단이 되고 있다. Mg계 BMG로서 많이 연구되고 있는 Mg-Cu-Gd계 합금은 전성이 부족하여 탄성한계에 도달하면 파괴가 일어나는 것이 결점이므로 소성가공성의 개선이 중요한 과제의 하나가 되고 있다.

 

○ 본 연구는 Mg60Cu25Gd10합금을 기본조성으로 하여 Zn의 첨가효과를 조사한 것으로서, Zn=5at.%에서 파괴강도, 경도 및 전성의 개선과 연성파괴 거동을 보고하고 있다. 그러나 과랭은도는 기본조성의 68K에서 Mg60Zn5Cu25Gd10조성에서는 54K로 감소하여 GFA의 저하를 초래한다. 과랭범위의 축소는 BMG의 제조에서 급속냉각을 요하므로 벌크재의 크기에 제한을 받는다. Mg61Cu28Gd11합금에 2at.%의Cd첨가에서 과랭온도 70K가 보고되고 있다. 기본조성이 유사한 합금에서도 첨가원소에 따라 GFA에 큰 차이가 있는 것은 BMG의 합금설계에서 유의할 점이다.

 

○ 국내의 비정질재료 연구는 1980년대에 KIST에서 수행된 “비정질 연자성재료”와 2003년에 국가과제로 추진된 “준결정재료 연구”를 계기로 하여 현재는 포항공대, 연세대, RIST 등에서 수행되고 있다. Mg합금은 2000년대 초에 연세대에서 Mg-Cu-Y계 및 Mg-Cu-Gd계 비정질합금이 발표되어 제조법에 관한 특허도 여러 건 존재한다. 비정질 Mg합금은 세계적으로도 아직 기초연구 수준에 있으므로 비교우위의 기술 확보를 위해서는 실용성을 고려한 응용연구의 전개가 요망된다.

저자

G.B. Liu, P. Gao, S.Q. Yang, Z. Xue, M.L. Zhang

자료유형

니즈학술정보

원문언어

영어

기업산업분류

재료

연도

2014

권(호)

588()

잡지명

Journal of Alloys and Compounds

과학기술
표준분류

재료

페이지

59~63

분석자

심*동

분석물

• Mg-Cu-Gd계 합금의 비정질 형성능과 기계적 특성에 미치는 Zn의 첨가효과.pdf [492,245 byte]

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