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액상 및 세미솔리드슬러리에 파이프 침지에 의한 다공질 금속제조와 소성가공

전문가 제언: ○ 로터스 금속은 미세한 기공이 한 방향으로 향한 다공질 금속이다. 다공질 금속은 기공이 한 방향으로 있기 때문에 열전달 특성이 높고 방열면적이 크게 유지되며, 유체가 직진성을 갖기 때문에 압력손실을 줄일 수 있어서 낮은 밀도에서 충격흡수성이 있으므로 경량재료, 히트싱크 등 기능재료로 응용이 확대되고 있다. 본고는 액상 및 세미솔리드슬러리에 파이프를 침지하여 다공질 금속을 제조하는 제법이 간단하고 경제성 있으며 비강도 개선에 관한 유익한 기술이다.

○ Al-Si, Al-Cu, A6061Al합금 중 어느 것이나 도가니에 차지하여 용해시켜서 융점근방에 유지시키면서 순수한 Al1050 파이프 다발을 예열하여 융점이하에서 침지하여 응고시켜서 다공질 금속을 제조한다. 여기에서 가장 중요한 점은 파이프재의 표면에 기지재의 원소가 확산 되어 용해되지 않고 강하게 접합되어 파이프의 용손이 없게 하는 방법이다. 온도 정밀 조절과 Al과 기지재의 구성 성분과의 합금설계도 중요하다.

○ 세미솔리드슬러리를 이용하는 방법은 고체와 액체가 균일하게 혼합된 슬러리에 파이프를 침지하는 방법인데, 실제로 스러리 제조는 어렵기 때문에 우선 반응고한 빌릿을 제조하여 재용해한 용액을 스퀴즈 캐스팅 법과 비슷하게 경사된 냉각판에 용해된 슬러리를 흘려서 가열된 도가니에 주입하면서 예열된 파이프다발을 침지한다. 이 방법은 세미솔리용액이 부분적으로 냉각되면서 슬러리 형성이 용이한 특징이 있다.

○ A6061 Al합금의 셈이솔리드 슬러리에 A1050 순수한 Al 파이프다발을 침지하여 제조한 다공질 A6061합금 시료를 외경 10.8mm, 길이 50mm, 기공율 23.1%의 원주시료를 제조하였다. 채널 각도 150o의 다이스에 의해 압출속도 5mm/min 로 한 패스 연속주조 하였다. 가공한 후에 기재와 파이프는 박리하지 않았고 접합되어 있었다. 소성가공은 와이어 브러시, 쇼트피닝 등에 의해서도 경도는 증가하였다.

○ 우리나라에서는 파이프침지 방법을 이용한 다공질 금속을 충격 흡수재료 용으로 연구하는 데는 보이지 않는다. 제법이 간단하고 장치도 간단함으로 연구기관이나 대학에서 연구할 필요가 있다고 생각된다.

저자: Sinbo Suzuki, et al.
자료유형: 니즈학술정보