Mg-Zn합금의 신장성형성에 미치는 Ⅱ족 원소의 영향

전문가 제언

○ Mg합금의 중요한 결점 중의 하나는 소성이방성 때문에 신장성형성(stretch formability)이 불량하여 상온에서 판재의 디프드로잉 가공이 어렵다는 점이다. Mg-Zn합금에 소량의 Ce(0.2%)를 첨가하면 비저면 슬립이 증대되어 상온에서 높은 신장성형성을 갖는다는 보고가 있다. 최근 Ca첨가가 각주면 <a> 슬립의 증가와 저면집합조직의 감소를 가져와 신장성형성이 향상된다는 사실이 제1원리 계산에 의해 밝혀졌다.

 

○ 본 연구에서는 Mg-Zn합금에 Ⅱ족 원소를 첨가한 Mg-Zn-X(X=Ca, Sr, Ba)합금의 신장성형성에 미치는 영향에 대한 실험결과를 제1원리 계산에 의한 적층결함 에너지(GSFE)의 관점에서 검토하고 있다. 에릭슨 시험으로 나타난 신장성형성은 Ⅱ족 원소의 첨가에 의해 개선되며 그 효과는 전기음성도가 큰 Ca>Sr>Ba 순으로 나타났다. Mg-Zn-Ca합금의 경우 신장성형성의 척도가 되는 Lankford 값이 가장 낮은데도 가장 우수한 신장성형성을 보이고 있는 점은 변형거동과 관련하여 심도 있는 검토가 필요하다.

 

○ GSFE의 계산결과는 Mg-Zn-X합금이 Mg-Zn합금보다 낮은 값을 보여 유동응력의 감소를 나타내는 인장 특성의 실측결과를 잘 반영하고 있다. 또 Ⅱ족 원소의 첨가에 의해 {0001}<10 0> 저면 부분 <a> 슬립과 {11 0}<11 0> 각주면 완전 <a> 슬립의 적층결함 에너지는 감소한다. 이는 고용체 연화와 집합조직의 완화에 의한 신장성형성의 개선을 의미한다. 제1원리 계산은 실험결과와 잘 대응한다는 점은 유념할만하다.

 

○ Mg-Zn-Ca합금의 신장성형에 대해서는 포항공대에서 활발히 연구되어 쌍롤식 박판주조와 가공열처리에 의해 강도와 성형성을 동시에 확보하는 기술이 국제특허(WO 2012070870 A2)로 제출되었다. 또 제1원리 계산은 국내에서도 첨단재료의 설계에 많이 적용되고 있으나 Mg합금의 설계에 이용된 연구는 아직 없다. 제1원리 계산은 물질결합의 기본이 되는 전자구조를 양자역학 방정식으로 계산하는 방법이다. Mg합금에서 문제가 되고 있는 성형성, 강도, 내식성은 제1원리 계산을 이용하는 합금설계에 의해 효과적인 개선이 이루어질 수 있을 것이다.

 

저자

M. Yuasa, N. Miyazawa, M. Hayashi, M. Mabuchi and Y. Chino

자료유형

니즈학술정보

원문언어

영어

기업산업분류

재료

연도

2015

권(호)

83()

잡지명

Acta Materialia

과학기술
표준분류

재료

페이지

294~303

분석자

심*동

분석물

• Mg-Zn합금의 신장성형성에 미치는 Ⅱ족 원소의 영향.pdf [504,553 byte]

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