Mg-RE계 합금의 장주기적층규칙상에 의한 기계적 성질 개선 기구

전문가 제언

○ 최근, Mg에 Y, Ce, Nd, Gd 및 Dy 등의 RE 원소들을 첨가한 Mg합금을 시효경화 처리하면 석출물에 의한 강화로 고온 강도가 높아지는 것을 실험적으로 확인하였다. 여러 RE 중에서 특히 Gd는 강도뿐 아니라 고온 크리프 저항성도 동시에 향상시킨다. 일반적으로 Mg-Gd의 2원계 합금의 경우, 용질 원소인 Gd가 과포화된 -Mg 고용체를 200oC에서 등온 시효 처리하면 경도가 시간에 따라 증가하다가 (Mg7Gd)상이 석출하면서 최고 경도에 이른 후 (Mg5Gd)상이 석출하면서 서서히 감소한다.

 

○ Mg-Gd 합금의 최고 시효경화를 일으키는 은 격자상수가 =0.64 nm, =2.28nm와 =0.52nm의 사방정(orthorhombic) 결정이다. Zn이 첨가된 Mg-Zn=Gd 합금을 350oC 이상의 온도에서 가열하면 -Mg기지와 결맞는(coherent) 석출물인 LPSO상이 형성되는데 열처리 유무에 따라 18R 또는 14H 구조로 변태함이 보고되고 있으며 이들이 고온 기계적 성질을 우수하게 하는 역할을 하는 것으로 알려지고 있다.

 

○ 또한, LPSO상을 형성하는 Mg-Zn-RE 합금은 RE의 종류에 따라 두 종류로 분류된다. 즉, type I은 Mg？Zn？Y, Mg？Zn？Dy, Mg？Zn？Ho, Mg？Zn？Er 및 Mg？Zn？Tm 합금으로 응고과정에서 18R LPSO상이 입계에 석출하며 고온 열풀림(annealing) 시 14H로 변화한다. Type II는 Mg？Zn？Gd와 Mg？Zn？Tb합금으로 주방 상태에서는 LPSO상이 없으나 350oC 이상에서 시효 처리하면 14H LPSO상이 석출되는데 특히 Mg？Zn？Gd 합금의 경우에는 250oC 이하의 시효처리 시 석출로 강도가 최고로 높아지는 것을 실험적으로 확인한 것으로 알려지고 있다.

 

○ 본 분석에서는 이상과 같은 Mg？Zn？Gd 합금의 LPSO상 특성을 좀 더 개선하기 위한 방안으로 Zr과 RE 원소인 Y의 함량을 달리하여 제조한 2종의 합금을 열풀림과 시효처리를 통하여 기계적 성질의 변화를 측정한 연구이다. 이 연구를 통하여 강도뿐만 아니라 연성도 개선되는 새로운 Mg-RE계 합금설계가 가능함을 제안하고 있다. 이 분야 연구는 중국과 일본에서 집중적으로 추진되고 있으나 우리나라의 경우 지난 10년간 생기원, POSTECH 및 연세대에서 단 4편의 연구논문만 발표된바 이 분야 연구 활성화에 본 분석 자료가 도움이 되길 바란다.

저자

Y.X. Li, G.-z. Zhu, D. Qiu, D.D. Yin, Y.H. Rong, M.-X. Zhang

자료유형

니즈학술정보

원문언어

영어

기업산업분류

재료

연도

2016

권(호)

660()

잡지명

Journal of Alloys and Compounds

과학기술
표준분류

재료

페이지

252~257

분석자

남*우

분석물

• Mg-RE계 합금의 장주기적층규칙상에 의한 기계적 성질 개선 기구.pdf [463,315 byte]

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