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고비강도/고연성/고내식성 마그네슘 합금

전문가 제언: ○ 고강도, 고연성, 고내식성을 겸비한 초경량 합금은 자동차, 항공, 방산, 생체의료, 스포츠, 전자기기 분야에서 다양한 용도로 사용될 수 있지만, 일반적으로 내식성이 강도와 역의 상관관계를 나타내기 때문에 특성의 최적화가 쉽지 않다. 본고의 저자인 Xu 등은 Li 함량을 크게 높인 새로운 조성의 초경량 Mg-Li계 합금(ρ～1.4g/㎤)과 그것의 가공열처리법을 개발함으로써 Mg 합금에 고비강도, 고연성, 고내식성을 동시에 부여하는 획기적 방안을 제시하였다.

○ Xu 등이 채택한 Mg-10.95Li-3.29Al-0.19Zr-0.59Y(wt.%)은 고-Li 합금으로서 용체화처리 후 수랭(WQ)할 경우 hcp 대신 bcc 결정구조를 가진다. 즉, 구조적으로 기존합금보다 실온 연성과 냉간성형성 면에서 우월성을 기대할 수 있다. Xu 등은 이 합금을 열간압연→용체화처리→수랭(WQ)→저온시효(<100℃)→냉간압연 처리하여 전술한 바와 같은 일석삼조의 효과를 얻었다. 비강도～161 kN？m/kg, 연신율～26%, 부식전류밀도～6 ㎂/㎠는 기존의 다른 Mg 합금들보다 훨씬 우월하다.

○ Mg-Li계 합금에 대한 연구를 처음 수행한 것은 미국의 NASA이다. 그들은 Li이 지구상 금속 중 가장 저밀도( ～0.53g/㎤)일 뿐 아니라 Mg에 10.3wt.% 이상 첨가하면 bcc 상으로 바뀌는 것에 착안하여 비강도가 높고 연성이 뛰어난 합금의 개발을 시도하였다. 그러나 비교적 낮은 강도, 불안정한 기계적 성질, 낮은 내식성, 높은 생산원가 등의 문제점들 때문에 결국 연구를 포기하였다. 그 후 여러 연구자들의 후속 연구에도 불구하고 실용성이 기대되는 합금은 개발되지 못하였다.

○ 국내의 Mg-Li계 합금 연구실적은 문헌조사 결과 3건으로 나타났다. 2건은 세종대 팀이 Mg-Li 합금에 Al, Zn, (B)를 첨가한 주물에 대한 것으로서 거의 동일한 내용이다. 나머지 1건은 한국생산기술연구원과 2개 대학이 공동으로 SCI 학술지에 발표한 논문이다. Mg-xLi-3Al-1Sn- 0.4Mn(x=5, 8, 11 wt.%)을 주조하여 열간압출한 시편의 미세조직과 기계적 성질을 비교한 것으로서 x=11의 경우 Xu 등의 결과와 상당히 유사하므로 가공열처리법의 개선 등 앞으로의 연구성과가 기대된다.

저자: Wanqiang Xu, Nick Birbilis, Gang Sha, Yu Wang, John E. Daniels, Yang Xiao and Michael Ferry
자료유형: 니즈학술정보