Mg 합금의 시간 의존성 스프링백(springback)

전문가 제언

○ 스프링백(springback)은 금속에 소성변형을 일으킨 외력을 제거할 때 내부의 잔류응력에 의해 금속이 원래 상태로 되돌아가려는 성질이다. 시간 의존성 스프링백은 조립 시 부품의 치수가 원래의 설계 치수와 달라지는 문제를 일으킬 수 있다. hcp구조인 Mg는 슬립시스템의 수가 적고, 강한 집합조직의 형성 때문에 fcc나 bcc구조의 금속과는 달리 큰 기계적 이방성을 나타낸다. 본고의 저자들은 이와 같이 독특한 Mg 합금의 시간 의존성 스프링백의 원인을 가역쌍정에서 찾는다.

 

○ 본 연구에서 시행한 AZ31B 합금 박판의 3접 굽힘시험에서 압축응력 영역(시편의 안쪽)에는 고밀도의 {10-12}<10-1-1> 쌍정이 생성되고, 인장응력 영역(시편의 바깥쪽)에는 아주 약간의 쌍정만 생성되는 것이 관찰되었다. 외력이 제거되면 압축응력 영역의 고밀도의 쌍정이 시간이 지남에 따라 계속적으로 풀려나며 이것이 시간 의존성 스프링백의 원인이 된다. 이와 같은 추론은 시편 단면의 쌍정밀도가 시간에 따라 변하는 것을 보여주는 SEM 사진으로 입증할 수 있다.

 

○ Mg 합금의 박판성형에는 굽힘 공정이 포함되며, 해외에서는 이 중요한 공정에 대한 많은 연구가 이루어지고 있다. 재료의 위치에 따라 형성되는 인장응력 및 압축응력 영역에서는 선호되는 변형모드가 다르다. Baird 등(Scripta Mater., 67, 2012, p.471)은 전자에서는 주로 전위슬립, 후자에서는 {10-12}<10-1-1> 쌍정이 활성화됨을 밝혔다. Wagoner 등(Int. J. Plasticity, 45, 2013, p.3)은 이방성, 쌍정생성, 전위슬립의 조합이 Mg 합금의 독특한 스프링백 현상을 일으킨다고 주장하였다.

 

○ 국내에서의 Mg 합금 스프링백 연구는 2000년대 이후 한국생산기술연구원, 재료연구소 등의 연구소와 서울대, 강원대, 포항대, 부산대 등의 대학교 연구팀들에 의해 비교적 활발히 진행되고 있다. 실험과 모델링 분야에서 국내외 학술지에 10건 정도의 논문이 발표된 바 있다. 그러나 다분히 현상학적 모사에 그쳐 금속 미세구조의 영향 등 스프링백의 원인을 규명하기 위한 연구는 드물다. 스프링백은 현장에서 실질적 문제가 되는 현상이므로 그 메커니즘에 대한 심도 있는 연구가 필요하다.

저자

B. Li, Z. McClelland, S. J. Horstemeyer, I. Aslam, P. T. Wang, M.F. Horstemeyer

자료유형

니즈학술정보

원문언어

영어

기업산업분류

재료

연도

2015

권(호)

66()

잡지명

Materials & Design

과학기술
표준분류

재료

페이지

575~580

분석자

심*주

분석물

• Mg 합금의 시간 의존성 스프링백(springback).pdf [477,740 byte]

이미지변환중입니다.