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Ce첨가에 의한 Mg-0.5Mn합금의 미세조직, 열전도도 및 기계적 성질의 변화

전문가 제언: ○ 순수한 Mg는 열전도도가 우수하여 균일한 온도 분포로 열응력을 고르게 하여 열 피로에 의한 수명단축을 방지할 수 있다. 그러나 낮은 강도문제를 극복하기 위하여 열전도성은 유지하면서 강도가 높은 합금개발이 필요하다.

○ 금속 내의 열전도는 자유전자가 열을 고온부에서 저온부로 운동에너지 형태로 운반하여 발생된다. 강화용으로 형성시킨 석출물에 의한 격자 뒤틀림에 의한 열전도도 감소 또는 온도가 높아짐에 따라 열전도도가 어느 정도 낮아지는 것은 자유전자의 운동이 각종 결함 또는 결정격자의 열 진동에 의해 방해를 받기 때문인 것으로 알려져 있다.

○ 최근 연구에 의하여 Mg합금에 첨가된 Ce가 입계의 화학조성을 변화시켜서 재결정 집합조직과 기계적 성질에 중요한 역할을 한다는 것이 확인 되었다. 또 다른 연구에 의하면 Mg-Zn-Ce합금에서 Ce가 결정립도를 미세화 하고 밑면 집합조직과 압출 집합조직을 약화시켜서 기계적 성질을 개선시키는데 이러한 효과를 주는 최적의 Ce 함량은 합금계의 종류에 따라 다르다고 한다. 그러나 아직 Ce에 의한 이러한 현상변화의 근본 원인은 밝혀지지 않았고 계속 연구 중이다.

○ Mg합금의 강도를 높이기 위 하여는 전위이동을 방해하거나 억제하는 석출물이 필요한데 이들 석출물은 Mg기지와 결정격자가 달라서 격자의 뒤틀림을 유발하여 강도 증대 효과가 발생한다. 그러나 이 강도 증대효과는 열을 전달하는 전자의 이동을 방해하는 산란점 역할을 한다. 이와 같이 상반된 효과를 갖는 석출물의 역할을 개선하기 위한 새로운 첨가원소로 Ce가 각광을 받고 있다.

○ Mg합금에 희토류를 첨가하여 기계적 성질을 비롯하여 각종 특성을 개선할 수 있는 가능성에 대한 연구가 일본에서 처음 시도되었다. 일본의 중국 유학생들이 이 연구과제에 참여한 후 본국으로 귀국하여 중국에서의 연구를 활성화시켜서 현재는 일본보다도 중국에서 발표되는 논문이 월등히 많다. 국내 Ce 관련 연구는 재료연구소에서 Mg합금에 Ce 첨가에 의한 조직미세화 연구로 2013년 발표된 연구논문이 유일하다.

저자: Liping Zhong, Jian Peng, Min Li, Yongjian Wang, Yun Lu, Fusheng Pan
자료유형: 니즈학술정보