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AZ31합금 판재의 신장성형성에 미치는 최종 고온압연속도의 영향

전문가 제언: ○ 마그네슘합금은 경량구조재로서 자동차, 통신기기, 전자기기 등에 수요유발 효과가 크지만 hcp결정구조로 인한 슬립면의 제한과 가공 시의 집합조직 형성에 의한 소성이방성 때문에 성형성이 불량하다는 문제를 안고 있다. 따라서 성형용 박판재는 열간압연⇒온간압연⇒냉간압연의 공정을 거쳐 제조되며 가공도의 한계 때문에 압연공정에서 많은 반복 압연이 필요하다. 이는 제조원가의 상승을 초래하여 전신재의 공급이나 프레스 성형품의 제조에는 적절히 대응하지 못하고 있는 실정이다.

○ 마그네슘합금의 난가공성을 해결하기 위한 방법으로서 결정립미세화를 통하여 고강도/고연성을 확보하는 강소성 가공기술, 희토류원소(RE)를 첨가하는 고성형성 합금계의 설계, 집합조직의 형성을 제어하는 각종 압연기술(이주속 압연법, 교차압연법, 편심롤 압연법 등)이 제시되고 있으나 실용화 단계에는 이르지 못하고 있다. 최근 500℃이상에서 압연속도나 변형량을 증대시키면 집합조직의 완화와 함께 성형성이 개선되는 효과가 AZ31, AZ61, AM50 등의 합금에서 보고되어 관심을 끌고 있다.

○ 본고에서는 AZ31합금 판재를 550℃에서 압연할 때 압연속도(0.1m/s～0.4m/s)가 미세조직과 신장성형성에 미치는 영향을 분석하였다. 압연율이 20%로 낮기 때문에 동정재결정이 없는 대신 쌍정변형이 일어나고, 압연속도가 클수록 온도상승 효과에 의해 결정립이 조대화한다. 어닐링에 의한 정적재결정으로 전위슬립과 입계슬립이 촉진되고, 압연속도가 클수록 슬립의 촉진으로 기저면 집합조직이 약화되어 신장성형성이 개선된다. 압연온도와 압연속도를 제어하는 간단한 조작으로 성형성이 개선된다는 점이 주목되므로 scale up설비에서 검증이 요망된다.

○ 국내에서는 KIMS, POSTECH, 서울대 등에서 AZ31의 집합조직을 포함하는 미세조직과 상온성형성에 대한 연구가 수행되고 있다. 이중 쌍롤주조법으로 제조한 AZ31합금의 신장성형성과 가공경화의 관계를 조사한 KIMS의 연구에서는 본연구보다 높은 집합조직 강도를 보고하고 있다. 마그네슘합금의 성형성 개선은 실용적 측면에서도 중요한 과제인 만큼 가공조건을 요인으로 하는 심도 있는 연구가 요망된다.

저자: Tao Zhou, Zhao Yang, Dong Hu, Tao Feng, Mingbo Yang, Xiaobing Zhai
자료유형: 니즈학술정보