다이캐스팅 된 Mg-Zr합금의 불균질 핵생성

전문가 제언

○ 지난 1966년에 Zr이 Mg합금의 결정립을 미세화 시킬 수 있다는 첫 보고된 후, 1996년 Al이 함유되지 않은 Mg합금의 결정립 미세화에 Zr이 매우 효과적이라는 연구에 힘입어 가단과 주조용 Mg합금에 Zr이 첨가된 여러 종류의 Mg-Zr합금이 개발되었다. 이들 상업용 합금 중에는 차량의 변속기 덮개와 엔진불록같이 크리프 저항성이 큰 합금들이 포함된다. 이들 합금은 0.5~50 m입도 분포를 갖는 Zr을 함유한 Mg-Zr모합금을 이용하여 결정립 미세화를 달성하였다.

 

○ Zr에 의한 Mg합금의 결정립 미세화는 주입 직전의 용해성 Zr함량과 적정한 크기의 불용성 Zr함량에 의존한다. 그러나 Zr과 Mg의 밀도차가 커서 주입 전 Zr이 용탕의 밑으로 가라앉아서 용탕주입 후 Zr이 주물에 고르게 분포하기 어렵다. 따라서 결정립 미세화정도는 용탕에 Zr첨가 후 얼마나 신속히 주입하는가에 달려있다.

 

○ Mg합금내의 Zr입자는 Mg와 함께 구형의 코어(core)형태로 존재하며 경우에 따라서는 여러 개의 Zr입자들이 하나의 코어를 형성하여 하나의 미세한 Mg결정립을 만든다. 미세화 효과를 극대화하기 위 하여는 주물이 포정응고하기 전 적정량과 적정크기의 Zr이 잔존하여야 한다. 대부분의 금속은 결정립을 미세화 시키는 핵입자를 확인하는 것이 어려우나 Mg합금에서 미세화의 핵으로 작용하는 Zr입자는 응고도중 입자가 코어를 형성하는 특성이 있기 때문에 후방산란전자(BSE)장치가 부착된 SEM으로 관찰하면 쉽게 구별된다.

 

○ 다른 연구보고에 의하면 이 미세화 원소의 입도 분포가 핵생성에 중요한 역할을 하여 Al-TiB2계 합금의 경우 TiB2의 입도분포가 대수정규함수(log？normal function)를 만족시켜서 Al합금의 결정립도를 정량적으로 예측하는데 사용될 수 있다고 한다.

 

○ 이 분야 연구는 독일, 미국과 오스트리아 등에서 수행하고 있으며 최근 중국에서도 관련 연구를 시작하고 있다. 한국의 경우 Mg-Zr계 합금의 미세조직과 기계적 성질연구는 생산기술 연구원, 원자력연구원 및 충남대 등에서 수행하였으나 결정립미세화 연구는 아직 실적이 없다.

저자

W. Yang, L. Liu, J. Zhang, S. Ji, Z. Fan

자료유형

니즈학술정보

원문언어

영어

기업산업분류

재료

연도

2015

권(호)

160()

잡지명

Materials Letters

과학기술
표준분류

재료

페이지

263~267

분석자

남*우

분석물

• 다이캐스팅 된 Mg-Zr합금의 불균질 핵생성.pdf [464,424 byte]

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