압출된 AZ31B합금의 부식분위기에 따른 라체팅과 저주기피로 특성

전문가 제언

○ 경량이면서 높은 비강도와 비강성 (specific stiffness)과 우수한 가공성 및 재활용성을 갖는 Mg합금은 가단합금이 주조합금에 비하여 더 우수한 기계적 특성과 치밀한 조직을 갖기 때문에 하중을 받는 구조재료로 많이 사용된다. 그러나, 육방조밀(HCP) 결정이기 때문에 슬립 시스템이 밑면에만 3개로 제한되는 Mg합금은 실온에서 가공성이 불량하여 복잡한 형상의 구조물로는 사용이 곤란하다.

 

○ 차량과 항공기의 부품 및 골절부위의 임플란트용으로 많이 사용되는 Mg합금이 사용 중 주기적인 응력으로 생성된 피로균열에 침투된 염분에 의한 부식으로 피로수명이 크게 단축된다. 또한 부식속도는 일정하중보다 반복하중에서 더 빠르다. 표면처리를 통하여 표면의 각종 결함을 제거하여도 공기 중에서보다 부식 분위기에서 피로수명이 짧다. 그동안의 부식피로시험은 대부분 고주기피로이고 소성변형이 관여된 LCF시험 결과는 매우 드물며 이번 연구가 그 시작에 해당한다.

 

○ 대부분의 Mg구조물은 고압의 다이케스팅으로 제조되며 제조공정 상 내재하는 주조결함이 피로수명을 크게 감소시킨다. 이를 극복하기 위하여 압출, 단조 및 압연된 Mg합금을 사용하나 이 경우 강력한 집합조직 형성에 의한 기계적 이방성을 갖는다. HCP의 각주면(prismatic plane)과 각추면(pyramidal plane)의 임계분해전단응력이 밑변보다 상당히 크기 때문에 밑면에서만 변형이 가능하며 소성변형으로 생성되는 쌍정이 LCF 피로변형과 상호작용하여 예상을 뛰어넘는 단축된 피로수명을 보인다. 특히 부식분위기에서의 피로수명은 더 크게 단축된다.

 

○ 10여 년 전, 일본에서 처음으로 LCF조건에서 AZ31Mg합금의 피로현상을 연구하기 시작하였다. 응력 및 변형량을 조절하는 LCF시험을 통하여 이력곡선, 평균응력 및 평균변형량을 측정하여 새로운 피로수명 예측식을 제안한 바 있으나 부식의 영향은 고려되지 않았다.

 

○ 국내에서는 서울대학교, POSTECH, 표준과학연구소 밍 POSCO의 산업과학기술연구소 등에서 Mg합금의 LCF거동 연구는 행하였으나 부식분위기 연구는 보고된바 없어서 이 분야 연구의 활성화가 요구된다.     

저자

G. Chen, L. Lu, Y. Cui, R. Xing, H. Gao, X. Chen

자료유형

니즈학술정보

원문언어

영어

기업산업분류

재료

연도

2015

권(호)

80()

잡지명

International Journal of Fatigue

과학기술
표준분류

재료

페이지

364~371

분석자

남*우

분석물

• 압출된 AZ31B합금의 부식 분위기에 따른 라체팅과 저주기피로 특성.pdf [531,119 byte]

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