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고온압연에 의한 AZ61/AM60 합금박판의 집합조직 약화와 신장 성형성 향상

전문가 제언: ○ Mg 합금은 강한 기저면 집합조직 때문에 상온 성형성이 매우 불량하다. 고상선보다 약간 낮은 고온에서 압연하고 열풀림 처리한 AZ31 박판의 경우 집합조직이 약화되어 상온 신장 성형성(stretch formability)과 디프 드로잉성(deep drawability)이 현저하게 향상됨이 밝혀졌다. 그러나 이 가공열처리법에 의한 기계적 강도의 증가는 미미했다. 따라서 본 연구에서는 AZ31보다 Al 함량이 ～3wt.% 높은 AZ61과 AM60을 사용하여 유사한 실험으로 신장 성형성과 강도의 동시 증가를 시도하였다.

○ AZ61은 AM60보다 Zn 함량이 더 높다. 두 합금 모두 고상선보다 20℃ 낮은 고온에서 압연을 시행하고 열풀림 처리(350℃, 1h)하였다. AZ61의 UTS가 AM60보다 높았지만, 두 합금 모두 비슷한 가공열처리를 거친 AZ31보다 더 높았다. 박판의 신장 성형성은 AZ61이 AM60보다 약간 낮았지만, 두 합금 모두 Al합금과 비견할 정도였다. 이 결과로부터 Zn의 역할을 유추하면 Zn은 고용 강화에는 기여하지만, 신장 성형성에는 약간의 부정적 영향(집합조직 강화)을 미침을 알 수 있다.

○ Mg합금의 광범한 응용을 가로막는 큰 약점들 중 하나인 상온 성형성을 개선하려는 노력이 끊임없이 이어져 왔지만 아직까지 만족할 만한 결과는 얻지 못하였다. 이러한 연구들은 주로 대표적인 가단 Mg합금인 AZ31을 대상으로 결정립 미세화와 집합조직의 약화라는 방향으로 이루어져 왔다. 최근의 연구성과인 고온압연/열풀림의 조합도 역시 그것을 노린 것이었으나 AZ31 합금으로는 기계적 강도의 향상에 한계가 있었으므로 다른 합금에 대한 연구의 필요성이 대두되었다.

○ 국내에서는 KIMS, POSTECH, SNU 등에서 단독 또는 공동으로 AZ31의 집합조직과 상온 성형성에 대한 논문이 3～4건 발표된 적이 있으나 AZ61이나 AM60와 같은 고Al 합금에 대한 연구는 없었다. AZ61/AM60의 특징은 Al의 증가와 고온압연/열풀림에 의해 고용강화와 집합조직의 약화가 동시에 가능하면서도 이후에 박판의 시효경화를 통해 다시 한 번 강도를 높일 수 있다는 점이다. 이것은 이 분야 연구의 새로운 방향을 제시한 것으로 상당히 흥미롭다 할 수 있다.

저자: Xinsheng Huang, Kazutaka Suzuki, Yasumasa Chino, Mamoru Mabuchi
자료유형: 니즈학술정보