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압출 및 온도강하 멀티패스 압연에 의한 ZK61합금 판재의 기계적 성질 개선

전문가 제언: ○ Mg합금은 슬립면의 제한과 가공 시에 형성되는 집합조직으로 인한 기계적 이방성 때문에 상온 성형이 어렵다는 문제가 있다. Mg합금의 성형성 개선에는 강소성가공(SPD)이나 가공열처리에 의한 결정립미세화가 유효하다. SPD법은 초미세립의 형성이 가능한 반면에 생산성에서 공업적 적용은 아직 곤란하다. 가공열처리는 압출이나 압연공정의 동적재결정과 어닐링 공정의 정적재결정에 의해 미세립을 얻는 방법으로 결정립미세화 효과는 SPD에 미치지 못하지만 현장적용이 용이하다.

○ Mg합금 판재의 압연에서는 가공성의 한계 때문에 작은 압하량으로 압연과 재가열을 반복하는 멀티패스 압연이 필요하다. 원문 저자들은 선행연구에서 AZ31합금에 재가열 없는 멀티패스 압연 후에 어닐링하는 방법으로 2.8㎛의 미세립과 350 MPa의 항복강도 및 35%의 높은 연신율을 얻었다(Mater. Sci. Eng. A, 528, pp.6694-6701, 2011). 본고에서는 ZK61합금에 "압출→멀티패스 압연" 공정을 적용하여 집합조직을 위시한 미세조직과 기계적 특성에 미치는 효과를 분석하였다.

○ ZK61합금의 압출과정에서 형성된 섬유상 집합조직은 압연과정에서 {0002} 밑면 집합조직으로 전환되어 연성의 증가에 기여한다. 온도가 653K에서 523K까지 연속적으로 하강하는 4패스 압연으로 DRX비율은 93%에 달하고 결정립은 6.1㎛으로 미세화되었다. 그 결과 집합조직과 평면이방성이 완화되고 항복강도 ～200 MPa, 인장강도 ～304 MPa, 파괴연신율 25%를 얻었다. ZK61합금은 주조나 단조용으로 이용되는 합금이지만 판재로 이용하는 방안을 제시했다는 점에서 응용이 기대된다.

○ 국내의 경우 소성가공 공정과 열처리 공정을 조합하는 가공열처리를 Mg합금의 미세조직과 기계적 특성의 개선에 적용한 연구는 여러 대학과 연구기관에서 자주 발표되고 있다. 그러나 온도강하 멀티패스 압연은 2011년 중국학자들이 최초로 발표한 기술로서 국내는 물론 세계적으로도 연구사례가 검색되지 않고 있다. 멀티패스 압연은 기존의 압연설비로 적용이 가능하고, Mg합금의 결점인 평면이방성의 개선과 연성의 증대에 유효하여 실용기술로서의 발전이 기대된다.

저자: LiXin Zhang, WenZhen Chen, WenCong Zhang, WenKe Wang, Erde Wang
자료유형: 니즈학술정보