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딕소가공법으로 제조한 Mg2SiP/AM60B 복합재료의 미세 조직과 기계적 성질에 미치는 용체화 처리효과

전문가 제언: ○ 고상과 액상이 공존하는 상태에서 금속을 성형하는 반응고 가공법(SSM : Semi-Solid Metalforming)의 하나로 딕소가공법(Thixoforming)이 있다. 이 방법은 점성이 낮은 고/액 공존역에서 구상의 초정 입자를 생성시켜 금속의 흐름을 층류(laminar flow) 상태로 유지하여 응고와 성형을 동시에 수행하는 기술이므로 조직이 치밀하고 균일하여 기계적 특성이 우수하다는 장점이 있다. 따라서 Al합금이나 Mg합금과 같은 저융점 금속에 주로 실용되고 있다.

○ 본 연구에서는 딕소가공법으로 제조한(AM60B합금+10wt.%Mg2Si) 복합체의 용체화 처리(430℃, 6시간)를 통하여 277MPa의 인장강도와 18.7%의 연신율을 얻었다. 강도는 딕소가공 상태보다 20% 증가하는데 이는 β-Mg17Al12상의 용해, 고용 강화의 증대, 성분의 균일화, 입내모드의 파괴기구에 의한 것이다. 일반적으로 강도의 증가는 연신율의 저하를 수반하지만 본 연구의 용체화 처리 결과는 양자의 증감 거동이 일치 하고 있는 점이 특이하다. 또 연신율은 딕소가공 상태보다 115%나 증가하는데 결정립 성장 효과만으로는 설명되기 어려운 현상이다.

○ Mg합금에 상업적으로 실용되고 있는 SSM법은 미국의 Thixomat사가 개발한 딕소몰딩법(Thixomolding)이다. 이는 플라스틱 사출과 다이캐스팅을 접목시킨 기술로 칩 형태의 재료를 가열하여 소정의 고상률을 갖는 슬러리로 만든 후 노즐을 통해 금형에 사출시켜 성형한다. 딕소몰딩법은 응고 수축이나 가스공에 의한 결함이 적고 주입 온도가 낮아 금형 수명이 길며 정밀도가 높은 장점이 있다. 기술적 측면에서는 고상입자의 크기, 형태, 고상률 등의 품질요인에 관한 공정변수의 파악과 이를 제어하는 조업기술이 필요하다.

○ 국내에서는 1990년대에 KIST에서 레오캐스팅(Reocasting)에 의한 Al 합금 부품의 시제품 개발이 있었다. Mg합금을 대상으로 SSM법은 2000년대에 서울대, 포항공대, 재료연구소 등에서 고/액 공존상과 고상률 제어방법, 공정변수 등에 관한 연구가 있었다. Mg합금은 융점이 낮기 때문에 SSM법의 적용이 비교적 용이하지만 여기에는 공정제어 기술과 장치기술의 개발이 병행하여 이루어져야 한다.

저자: F.L. Cheng, T.J. Chen, Y.S. Qi, S.Q. Zhang, P. Yao
자료유형: 니즈학술정보