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결정립 미세화 및 집합조직 개선을 위한 새로운 강소성변형(SPD) 기술

전문가 제언: ○ Mg합금의 초미세조직을 얻기 위한 기존의 강소성변형(SPD: Severe Plastic Deformation) 방법에는 ECAE(Equal Channel Angular Extrusion), ARB(Accumulative Roll Bonding), HRDSR(High Ratio Differential Speed Rolling), CEC(Cyclic Extrusion Compression) 등이 있다. 이것들의 단점은 전체적인 변형 상태가 불균질하고, 여러 차례의 패스를 거쳐야만 목적을 달성할 수 있다는 것이다. 따라서 본 연구에서는 이런 불균질성을 개선하면서 공정을 단순화한 새로운 SPD 기술을 제시하였다.

○ 본 연구에서는 통상적인 압출공정과 비틀림변형 공정을 하나의 일관공정으로 결합하는 방법을 제시하였다. 1회의 패스로 AZ31 압출재의 결정립도가 대폭 감소하고(300→3.5㎛), 집합조직이 현저히 약화되었다. 다른 SPD 공정인 EACE로 같은 결정립도를 얻으려면 4패스가 필요하다. 등가변형률(equivalent strain) 개념을 이용한 변형률의 균질성 비교에서도 이 기술이 EACE보다 우수한 것으로 드러났다. 즉, 이술은 기존의 SPD보다 단순한 공정으로 더 나은 결과를 제공할 수 있다.

○ 대표적 SPD법인 ECAE의 경우 결정립 미세화는 통상의 재결정보다는 3D-압축과 전단변형만으로 이루어진다. 반면에 본 연구의 경우에는 변형과정에서의 완전한 DRX를 추구하므로 조직의 균질화 면에서 더 유리할 것으로 보인다. S. Mizunuma도 본 연구와 유사한 개념의 압출-비틀림 연구를 수행한 바 있다. 그러나 다이 자체가 비틀려 있는 고정식인 본 연구와는 달리 Mizunuma는 일정한 단면의 타원형 다이를 인위적으로 회전시키는 복잡한 방식으로 비틀림변형을 얻었다.

○ 최근 10년 간 국내외 저널에 발표된 Mg합금의 SPD에 대한 연구는 ECAE, HRDSR, ARB 분야에서 10여 건에 달하지만, 압출-비틀림 변형 조합에 대한 연구는 보고된 바 없다. 이것은 비교적 단순한 장치로 DRX에 의해 한 번에 균질한 미세결정을 얻을 수 있는 효과적 방법이기는 하나, 앞으로 작업온도, 압출비, 비틀림부의 길이와 각도 등의 조정에 의해 더 미세한 결정립을 얻는 연구가 필요할 것이다.

저자: Liwei Lu, Chuming Liu, Jun Zhao, Wenbing Zeng, Zhongchang Wang
자료유형: 니즈학술정보