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Mg-5Al-2Nd-0.2Mn합금의 압출 후 미세조직, 집합조직 및 기계적 성질 변화

전문가 제언: ○ 차량의 배기가스인 온실가스배출을 감소시켜서 환경을 정화하기 위하여 차량 경량화가 급선무이다. 최적 경량구조 재료인 Mg합금으로 차량경량화를 달성하기 위하여 충분한 강도를 갖는 Mg-Al계 합금들이 개발 되었다. 이 합금에 석출된 Mg17Al12상이 실온 강도를 증대시키는 주요 요인이다. 그러나 Mg17Al12상은 열적 안성성이 약하여 120oC 이상의 온도에서는 용해되어 기지로 흡수됨에 따라 고온강도 및 크리프 저항성이 크게 감소하여 고온부의 사용은 불가능하다.

○ 이 문제를 해결하기 위한 방안으로 고용체강화, 석출강화, 분산강화 및 집합조직 강화 등 있으며 이 여러 조건을 동시에 만족할 수 있는 원소로 RE가 있다. Mg-Al계 합금에 RE를 첨가하면 Mg17Al12상의 분해가 억제되고 열에 안정한 금속간 화합물이 생성된다. 예로 AE42 (Mg-4Al-2RE)와 AE44(Mg-4Al-4RE)합금은 고온안정성이 높은 Al11RE3 석출물을 생성하는 동시에 Mg17Al12상의 석출을 완전히 억제하는 상용 합금이 개발되고 있다.

○ 지난 1995년부터 일본에서 Mg-RE계 합금개발연구가 시작된 이래 중국에서 이 분야 연구가 활성화되어 2016년 초까지의 논문 다수 출판 국가를 보면 중국(65), 호주(21), 미국(20), 일본(13), 독일(11), 한국(4), 프랑스(3) 및 러시아(2)의 순이다. 최근의 연구 경향을 보면 일반적인 Mg-RE계 신 합금은 물론 150？C의 고온에서 사용되는 자동차부품으로 크리프 저항성이 우수한 Mg-Zn-RE계 첨단 고온구조용 합금개발연구 활동이 괄목할 만하다. 예를 들면 ZEK200(1.52% Zn, 0.27% Nd, 0.19% Y 및 0.38% Zr)이 있으며 최근에는 180oC의 온도에서 크리프 저항성을 갖는 합금개발이 활성화 되고 있다.

○ 전술한 바와 같이 외국의 경우 중국, 미국 호주 및 일본에서 2000년 초부터 Mg-RE계 연구를 하고 있으며 특히 일본-중국 공동연구가 활발히 진행되고 있다는 것은 주의하여 보아야 할 것이다. 우리나라의 경우 생산기술연구원에서 2005년에 처음 시작한 이래 연세대학에서 2009년, POSTECH에서 2012년에 연구를 시작하였고 2014년에 생기원에서 논문 발표가 있었으나 후속 연구가 보고되지 않고 있는 실정이다.

저자: J. Wang, Y. Guo, J. Li, Z. Yang, S. Kamado, L. Wang
자료유형: 니즈학술정보