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소변형률의 다방향 충격단조에 의한 AZ61 합금의 기계적 성질 향상

전문가 제언: ○ HCP 결정구조의 마그네슘 합금은 실온에서의 성형가공성이 불량하고, 강도와 연성의 균형을 맞추기 힘들다. 이런 문제점들의 해결책으로 결정립 미세화와 집합조직의 개선이 제시되었고, ECAE(Equal Channel Angular Extrusion), MDF(Multi-directional Forging), CEC(Cyclic Extrusion and Compression), FSP(Friction Stir Processing) 기술 등은 그와 같은 노력의 결과들이다. 본고에서는 그중 공업용 벌크재료의 가공에 적합한 기존 MDF를 변형시킨 새로운 기술을 소개한다.

○ 일정 방향으로 0.1 이상의 변형률을 가하면 집합조직이 강화되는 경향이 있다. 본고에서 소개하는 SSIMDF(Small Strain Impact MDF)는 패스당 변형률을 0.05로 작게 하여 방향을 바꿔가며 단시간에 수백 패스를 반복하는 기술이다. 공정에서 발생하는 열을 이용하므로 초기 가열을 제외하고는 단조 중 재가열이 불필요하다. 상업용 AZ61 합금에 SSIMDF(200패스)를 적용한 결과 결정립이 미세화되고 기저면 집합조직이 크게 약화되어 기계적 강도와 연성의 동반 상승을 이룰 수 있었다.

○ 해외에서는 마그네슘 합금의 MDF에 대한 연구가 활발히 진행되어 다양한 변종 기술들이 개발되고 있다. 실온(Room Temperature) MDF, 감온(Decreasing Temperature) MDF, 고변형속도(High Strain Rate) MDF 등 여러 가지 MDF가 제안되었다. Wu 등(Mater. Sci. Technol., 29, 2013, p.54)은 그중 고변형속도 MDF를 ZK60 Mg 합금에 적용하여 UTS 330MPa와 연신율 25.7%의 뛰어난 강도와 연성의 조합을 얻은 바 있다.

○ 국내에서의 마그네슘 합금의 단조에 대한 연구 실적은 미미하다. 본고에 소개한 MDF에 대한 연구는 한 건도 없고, 일반적인 단조에 관한 논문들만 국내외 학술지에 3～4건 발표된 바 있다. MDF는 전술한 다른 특수 기술들과는 달리 장치와 공정이 단순하고, 벌크재료의 가공에 유리하며, 특히 SSIMDF는 작은 패스당 변형률 때문에 표면 결함이 발생하지 않는 이점도 있으므로 연구해볼 만한 가치가 충분하다 할 수 있다.

저자: M. G. Jiang, H. Yan, R. S. Chen
자료유형: 니즈학술정보