LPSO상 형성에 의한 고강도 마그네슘 내열합금의 개발

전문가 제언

○ 자동차나 항공기의 기어박스나 트랜스미션 케이스와 같이 고온 환경 부품에 적용하기 위한 내열마그네슘 합금으로 AE계열, EZ, MRI, ACE계열의 다이캐스팅(D/C)용 합금과 ZK, QE, WE계열의 금형주조(PM)용 합금이 있다. 이들 합금의 적용온도는 D/C용 합금이 200℃ 이하이며, PM용 합금은 300℃ 이하이다. 최근 Mg 기지에 장주기적층규칙(LPSO) 구조를 갖는 제2상을 미세하게 분산시켜 고온강도를 크게 증대시킨 Mg-Y-Zn계 합금이 개발되어 주목되고 있다.

 

○ Mg-Y-Zn계 합금에서 LPSO상은 장주기성 적층결함에 Y와 Zn이 농축된 금속간 화합물상으로 석출한다. 이와 같은 Mg합금은 높은 응력 하에서도 쌍정변형을 일으키지 않고 kink 변형을 하기 때문에 Mg합금 전신재에서는 도달하기 어려운 400MPa 이상의 높은 항복강도와 연성을 갖는 것이 특징이다. 본 연구에서는 자원적으로 희소하고 고가인 Y대신 Y함량이 약 80wt.%인 염가의 미쉬메탈(Ymm)을 첨가하여 고온강도가 우수한 Mg 합금을 개발하여 이의 실용화가 주목된다.

 

○ 개발 합금은 Mg-12Ymm-4Zn(wt.%)의 조성으로 LPSO상이 60%의 높은 분율로 존재한다. 이는 LPSO상 형성의 최적 조건으로 알려진 Y/Zn(원자비) = 2가 되도록 설계되었기 때문이다. 대량의 LPSO상 석출에 의해 300℃에서도 314MPa의 높은 고온강도(UTS)를 나타낸다. 이와 같이 높은 고온강도는 종래의 Mg합금은 물론이고 희토류를 첨가한 Mg-RE 신합금에서도 찾아보기 어렵다. 특별한 가공이나 열처리 없이 주조 후의 통상적인 압출조작만으로 우수한 고온강도를 실현했다는 점에서 의의가 크다.

 

○ Mg합금의 LPSO상에 관한 연구는 충남대학에서 유일하게 추진되어 “급속응고 분말법으로 제조된 97Mg-1Zn-2Y 합금의 장주기 구조와 적층결함”이 학술지에 발표되었고(2009), 이와 관련한 후속연구가 박사학위 논문으로 발표되었다(2011). LPSO상은 재료결정학적으로 흥미있는 현상일 뿐만 아니라 kink 변형에 의한 새로운 강화기구로 실용 면에서도 주목되는 현상이므로 이 분야의 국내 연구 활성화가 요망된다.

 

저자

Yufeng Jiao, et al.

자료유형

니즈학술정보

원문언어

영어

기업산업분류

재료

연도

2015

권(호)

17(6)

잡지명

Advanced Engineering Materials

과학기술
표준분류

재료

페이지

876~884

분석자

심*동

분석물

• LPSO상 형성에 의한 고강도 마그네슘 내열합금의 개발.pdf [508,414 byte]

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