GZ31(Mg-3Gd-1Zn) 내열 마그네슘 합금의 열간압축 거동

전문가 제언

     ○ AZ 및 AM 계열 Mg 합금은 열적으로 불안정한 Mg17Al12을 함유하기 때문에 125℃ 이상에서 크리프를 일으킨다. 따라서 175℃ 이상을 요구하는 자동변속기나 200℃ 이상을 요구하는 엔진블록과 같은 동력계통에는 사용할 수 없다(Yang et al., Acta Metall. Sin., 21,2008, p.313). 이런 문제를 해결하기 위해 Al을 배제한 Mg-RE-Zn(MEZ) 합금이 개발되었고, 본고의 저자들은 그중 Mg-3Gd-1Zn(G31)을 선택하여 여러 변형조건(온도, 변형속도)에서의 열간변형 거동을 조사하였다.

 

     ○ G31 합금의 유동응력 곡선은 DRX(동적재결정)를 가리키는 전형적인 넓은 단일 피크 거동을 보였다. 변형의 활성화 에너지 173,2 kJ/mol은 Gd의 존재 때문에 Mg의 격자 자기확산 활성화 에너지 135 kJ/mol보다 높았다. 즉, Gd가 고온에서의 변형에 대한 저항력을 증가시켰다. 열간압축 중 DRX 때문에 결정립 미세화가 일어났고, Zener-Hollomon 파라미터 Z를 피크유동응력과 관련시킨 시스템의 구성방정식(constitutive equation)은 Z=7.85x109x{sinh(0.024xσp)}3.42임을 입증하였다.

 

     ○ Mg 합금에 내열성을 부여하기 위해서는 크리프에 대한 내성을 키워야 하기 때문에 연구의 초점도 거기에 맞춰져 왔다. Mg17Al12 상의 생성을 억제하기 위해 Al과의 친화성이 Mg보다 더 좋은 합금원소(Ca, Ca+Zn, Sr, Ca+Sr, Ca+RE, Sn, Sb 등)를 첨가하거나, 입계미끄럼을 방지하는 제2상을 석출시키는 것 등이 그것이다. 한편 Magnesium Electron사는 Al을 아예 배제한 MEZ(Mg-RE-Zn) 합금을 개발하였고, 본 연구의 G31 합금과 요즘 각광받고 있는 Mg-RE-Zr 합금도 이 범주에 속한다.

 

     ○ 국내에서는 내열 Mg 합금과 관련된 연구논문은 3건이 보고되었지만, 그중 1건만 합금의 내열성에 대한 것이다. 현대자동차 주관의 “엔진 및 파워 트레인용 내열 마그네슘 소재 및 부품개발” 과제에서 파생된 논문으로서 오일 팬에 사용되는 Al 합금을 대체할 AE44와 MRI153M Mg 합금의 다이캐스팅 방법에 관한 것이다. 즉, 국내의 내열 Mg 합금 연구는 매우 척박하다 할 수 있으며, 앞으로 Mg 합금의 용도를 자동차 분야로 확대하려면 이 분야의 연구가 반드시 필요하다 하겠다.

저자

M. Roostaei, M.H. Parsa, R. Mahmudi, H. Mirzade

자료유형

니즈학술정보

원문언어

영어

기업산업분류

재료

연도

2015

권(호)

631()

잡지명

Journal of Alloys and Compounds

과학기술
표준분류

재료

페이지

1~6

분석자

심*주

분석물

• GZ31(Mg-3Gd-1Zn) 내열 마그네슘 합금의 열간압축 거동.pdf [511,054 byte]

이미지변환중입니다.