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시효처리-냉간압연-EPT 복합공정에 의한 AZ91 Mg합금의 강도와 전성 동시개선

전문가 제언: ○ 마그네슘합금은 경량구조재로서 각광을 받고 있지만 상온강도가 약하고, 조밀6방정 결정구조에서 오는 슬립계의 제한과 가공 시의 집합조직 형성에 의한 소성이방성 때문에 성형성이 문제가 되고 있다. 이를 개선하기 위한 결정립미세화 방법으로 가공조직의 재결정 어닐링이 이용되고 있으나 가열에 의한 결정립 성장으로 미세화에는 한계가 있다. 최근 가공조직에 전기적 펄스를 가하는 EPT(electropulsing treatment)법이 마그네슘합금의 결정립미세화에 유효하다고 보고되고 있다.

○ EPT는 이미 1984년에 H. Conrad가 냉간가공된 구리의 재결정에 적용하여 그 효과를 최초로 입증하였다(Scripta Mater. 18, 275-280). 마그네슘에는 2000년대 후반부터 AZ31, AZ91, ZK60 등의 합금에 EPT가 적용되어 재결정온도 이하에서도 재결정이 신속하게 일어나는 현상이 밝혀졌다. EPT에서는 줄열효과에 더하여 EPT에 수반하는 에너지변화(ΔGe)가 추가되어 재결정의 구동력이 커지며 ΔGe는 전류밀도의 자승에 비례한다고 알려져 있다.

○ 본 연구에서는 AZ91합금의 압출시편에 ①β-Mg17Al12상 석출을 위한 시효처리, ②가공조직의 형성을 위한 냉간압연, ③정적재결정을 위한 EPT처리를 순차적으로 적용하는 복합공정에 의해 강도와 전성이 동시에 개선됨을 제시하고 있다. EPT효과는 전기적 요인에 지배되는 온도의 영향을 받는데, 508～553K EPT에서 361～370 MPa의 높은 인장강도와 함께 27.6～28.4%의 높은 연신율이 달성된다. 재결정이 수초 이내의 단시간에 완료되는 점은 EPT가 갖는 주목할 만 한 특징이다.

○ 국내의 경우 가공조직의 어닐링을 통한 재결정으로 결정립을 미세화하고 집합조직을 완화시키는 연구는 많이 수행되고 있으나 EPT를 적용하는 연구는 아직 없다. EPT법은 저온에서 수초 내에 재결정이 왼료되므로 기존의 가공열처리 방법에서 문제가 되는 결정립 성장이 억제되는 이점이 있으며 스트립 판재의 경우 연속작업도 가능하다. 또 강도보다 성형성이 중시되는 경우에는 β-Mg17Al12상의 석출을 위한 장시간의 시효처리를 생략해도 EPT효과는 충분히 발휘될 것으로 기대된다.

저자: Yanbin Jiang, Lei Guan, Guoyi Tang, Zhihao Zhang
자료유형: 니즈학술정보