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Zr함유 WE54 마그네슘합금 반응고상의 미세조직에 미치는 등온처리 효과

전문가 제언: ○ 고상과 액상이 공존하는 반응고 상태에서 성형하는 반응고성형법(SSP: Semi-Solid Processing)은 복잡한 형상의 성형, 성형품의 치밀한 조직, 금형수명 연장 등의 장점이 있어 융점이 낮은 알루미늄이나 마그네슘과 같은 경금속합금에 적용되고 있다. SSP에서는 반응고 슬러리가 요변성(thixotropic property)을 갖도록 고상이 미세한 구형입자로 되어야 한다. 이를 위해 공업적으로는 전자기 교반이나 기계적 교반으로 수지상을 파괴하여 구형의 고상입자를 형성하는 방법이 이용되고 있다.

○ 교반력을 이용하는 방법은 목적하는 고상률을 재현성 있게 제어하기가 어렵고 공정비용이 높다는 문제가 있어 응용이 제한되고 있다. 최근 고상과 액상이 공존하는 온도에서 일정시간 유지하는 간단한 조작으로 구형의 고상입자를 형성하는 등온처리법이 보고되었다. 본 연구에서는 이 방법을 고강도 주조합금으로 개발된 Mg-5.7Y-3.9RE-1.9Zr 조성(wt.%)의 WE54 합금에 적용하여 등온처리 조건이 반응고상의 미세조직, 고상입자의 크기, 형상, 액상률 등에 미치는 영향을 제시하였다.

○ WE54합금을 액상과 고상이 공존하는 온도영역(600～620℃)에서 10분 이상 유지하면 미세한 등축결정이 액상 중에 균일하게 형성된다. 최적의 미세조직은 620℃/30분 처리에서 실현되었으며, 이때의 반응고상은 액상분율 55%, 고상입자의 평균 크기 50㎛, 형상인자 0.8을 나타내는데 이는 SSP에 적합한 조건으로 판단된다. 구형의 고상입자가 미세하게 형성되는 것은 등온처리 과정에서 입계를 따라 재분포되는 Zr이 입자성장을 억제하기 때문이다. 용도가 많은 AZ계열이나 AM계열의 합금에도 등온처리법의 적용성을 검증해 볼 필요가 있을 것이다.

○ 레오캐스팅과 딕소캐스팅으로 대표되는 반응고금속의 성형법은 지난 40년간 많은 연구개발이 이루어져 왔다. 국내에서도 “반응고 Mg슬러리의 제조법”(KIST), “전자기 교반에 의한 반응고 Mg합금의 조직제어”(생기원), “기계적 교반에 의한 반응고 Mg합금 개발”(승우금속)이 수행된 바 있다. 반응고성형법은 상온가공이 곤란한 마그네슘합금의 성형에는 유용한 방법인 만큼 효과적인 실용기술의 개발이 요망된다.

저자: M. Moradjoy-Hamedani, A. Zarei-Hanzaki, S. M. Fatemi and Sh. Asqardoust
자료유형: 니즈학술정보