WE43 Mg 합금의 고압 비틀림(HPT) 처리와 시효경화

전문가 제언

○ 합금의 강도는 결정립 미세화와 석출경화를 통하여 강화할 수 있다. 전자는 다양한 가공열처리법으로 이룰 수 있고, 후자는 용체화처리/시효가 가능한 합금이 필요하다. 결정립 미세화의 극단적 케이스는 강소성가공(SPD: Severe Plastic Deformation)으로 서브마이크론 사이즈의 결정립도 얻을 수 있다. 소량의 RE를 함유하는 WE43 Mg 합금은 위의 두 가지 처리가 모두 가능하므로 본고에서는 SPD 후 시효에 의한 석출경화 처리를 통해 합금강도의 극대화를 시도한 연구를 소개한다.

 

○ 본 연구에서는 여러 SPD 방법 중 고압 비틀림(HPT: High Pressure Torsion)법을 선택하였다. HPT는 원반형 시편을 상하의 모루 사이에 고정시킨 후, 높은 압력으로 비틀어 변형시키는 방법이다. RT, 200℃, 300℃에서 각각 HPT 처리하여 어닐링한 결과, RT 처리 시편의 강도 증가폭이 가장 크게 나타났다. 이 시편을 다시 시효 처리하여 WE43 합금의 역대 최고 경도치 ～1,430MPa를 얻었고, 결정립도도 30～50nm로 극히 미세하였다. 이 특성은 250℃까지 열적으로 안정하였다.

 

○ WE43 합금은 고강도의 주조용 합금으로 300℃까지의 비교적 고온까지 사용할 수 있다. Y, Nd의 RE를 소량 함유하여 용체화처리와 시효경화가 가능하다. 지금까지 이 합금의 열간압출, 단조 및 열간압연 후의 시효에 의해 얻은 미소 경도의 최고치는 1,100MPa이었다. 또 SPD의 일종인 ECAP(Equal Channel Angular Pressing) 처리로 얻은 최대 미소경도 1,020MPa와 결정립도 0.5～1㎛(Rusz et al., Mater. Sci. Forum, 782, 2014, p.404)도 본 연구의 결과에는 미치지 못하였다.

 

○ 국내의 WE43 Mg 합금에 대한 연구는 중소기업 융복합 과제로 1건이 수행되고 있지만, 생체 흡수성 소재에 대한 것이므로 본 연구와는 거리가 멀다. 반면에 HPT 관련 연구는 3건이 보고되어 있으며, 3건 모두 Mg-Zn-Zr 합금의 HPT에 대한 것으로, 합금의 미세조직과 집합조직의 변화 및 기계적 성질의 개선에 관한 연구들이다. HPT와 같은 SPD법들은 산업적 이용은 어렵지만, 재료 성질의 중요한 요소인 결정립의 초미세화가 가능하므로 앞으로도 이를 이용한 많은 연구가 기대된다.

 

저자

E.A. Lukyanova, N.S. Martynenko, I. Shakhova, A.N. Belyakov, L.L. Rokhlin, S.V. Dobatkin, Yu.Z. Estrin

자료유형

니즈학술정보

원문언어

영어

기업산업분류

재료

연도

2016

권(호)

170()

잡지명

Materials Letters

과학기술
표준분류

재료

페이지

5~9

분석자

심*주

분석물

• WE43 Mg 합금의 고압 비틀림(HPT) 처리와 시효경화.pdf [436,452 byte]

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