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Mg-Zn-Y 합금의 LPSO상 형태에 미치는 열처리 효과와 감쇠능 및 기계적 특성

전문가 제언: ○ 최근 Mg-TM(천이금속)-RE(희토류) 합금을 중심으로 하여 고강도 Al합금을 능가하는 고강도 Mg합금이 개발되어 자동차용 부품소재로 응용이 기대된다. Mg합금에 소량 함유되는 RE와 TM은 모상 중에 도입된 장주기 규칙성을 갖는 적층결함에 농축하여 LPSO(Long Period Stalking Ordered)구조를 형성한다. LPSO상은 상온강도와 고온강도를 크게 향상시키며 Mg-7Y-1Zn 합금은 LPSO상을 이용한 대표적인 고강도 합금으로 상온에서 600MPa 이상의 인장강도를 갖는다.

○ LPSO상은 Mg합금의 진동감쇄능(damping capacity)에도 유효함이 몇 몇 Mg합금에서 밝혀졌다. 우수한 진동감쇄능은 자동차니 기계장치의 진동제어 뿐만 아니라 생체재료에서는 임플란트/뼈의 계면에서 진동응력을 흡수하여 골유착을 증진시킨다. 그러나 진동감쇄 기구인 전위의 이동은 강도의 저하를 수반한다. 예를 들면 전위의 이동을 억제하는 결정립미세화는 강도에는 유리하지만 진동감쇄능을 저하시킨다. 따라서 진동감쇄능과 강도를 동시에 확보하는 데에는 고강도 Mg합금의LPSO상을 이용하는 설계가 필요하다.

○ 본 연구에서는 Mg-3Zn-2.7Y 합금에서 어닐링에 의해 생성되는 LPSO상의 형태가 진동감쇄능, 강도 및 연신율에 미치는 영향을 조사하였다. LPSO상은 어닐링 조건에 따라 블럭형태, 층상형태, 막대형태의 유형으로 나타난다. 강도는 블럭형 LPSO상이 막대형이나 층상형 LPSO상보다 유리한 반면에 연신율과 진동감쇄능은 막대형 LPSO상이 블럭형 LPSO상 보다 유리하다. 본 연구는 LPSO상의 형태제어 열처리에 의해 Mg합금의 특성을 제어한다는 점에서 기술적으로 활용성이 기대된다.

○ Mg합금의 LPSO상에 관한 연구로는 2011년 충남대학에서 박사학위 논논문으로 발표한 “Mg-Y-Zn합금의 열처리에 따른 석출상 및 장주기 적층구조분석”이 있다. Mg합금의 진동감쇄능에 관해서는 생산기술연구원에서 수행한 Mg-CaO계 합금이 “Magnesium Technology 2006"에 발표되었다. LPSO상의 이용은 세계적으로도 고강도 Mg합금 연구의 중요한 과제가 되고 있는 만큼 이 분야의 국내연구 활성화가 요망된다.

저자: Ruopeng Lu, et al.
자료유형: 니즈학술정보