수중마찰교반법에 의한 Mg-Y-Nd 합금의 고변형률속도 초소성(HSRS)의 실현

전문가 제언

○ 초소성(superplasticity)이란 재료의 연화온도 이상에서 서서히 인장하면 유리의 변형거동과 같이 수백 %의 높은 균일연신이 나타나는 현상을 말한다. 금속의 초소성 현상은 결정립이 10㎛ 이하로 미세할 때 입계미끄럼(GBS) 기구에 의해 일어난다고 알려져 있다. AZ31, AZ61, AZ91, ZK60 등과 같은 상용의 Mg합금에서도 ECAP법, FSP법, HPT법 등에 의한 초소성 특성이 보고되고 있으며, ZK60 합금의 경우에는 최대 3,050%의 연신율이 보고된 바 있다.

 

○ 초소성 성형을 이용하면 형상이 복잡한 부품의 실형상 성형(near-net shaping)이 가능하므로 hcp결정구조로 인한 Mg합금의 난가공성 문제를 해결하는 방안이 될 수 있다. 그러나 Mg합금의 초소성은 변형률속도( )가 10-3s-1 이하로 낮은 조건에서 일어나므로 실용적 응용에는 생산성이 문제가 된다. HSRS(High-Strain Rate Superplasticity)에는 결정립이 미세하고 변형온도가 높을 것이 요구되므로 초소성의 이용에는 고온에서 열적으로 안정한 내열재료가 바람직하다.

 

○ 이러한 관점에서 본 연구에서는 고온용 재료로 개발된 Mg-Y-Nd-Zr계 WE43합금 판재에 수중마찰교반법(SFSP)을 적용하여 결정립을 1.3㎛미세화함으로써 708K 이상과 >1×10s-1의 인장조건에서 연신율 500% 이상의 HSRS를 달성하였다. 미세조직에 균일하게 분포하는 석출입자(Mg24Y5 및 Mg12Nd)가 결정립성장을 억제하여 HSRS의 실현에 기여한다. 수랭에 의해 결정립미세화 효과가 우수한 SFSP의 적용도 HSRS의 실현에 중요한 요소가 되고 있다.

 

○ 국내에서도 ECAP법과 같은 강소성 가공법에 의해 AZ31, AZ61 Mg합금의 초소성 특성에 관한 연구가 발표되어 왔다. 특히 홍익대와 재료연구소의 공동연구에서는 ZK60합금에 상/하 롤의 회전속도비를 3.0으로 높인 이주속압연(HRDSR)을 적용하여 553～573K와 =10-2s-1～10-1s-1의 높은 변형률속도에서 500%～926%의 초소성 연신을 달성하였다. 집합조직의 완화에도 유용한 이주속압연을 적용하여 HSRS를 달성한 점은 실용적 관점에서도 주목할 만하다.

저자

Genghua Cao, Datong Zhang, Fang Chai, Wen Zhang and Cheng Qiu

자료유형

니즈학술정보

원문언어

영어

기업산업분류

재료

연도

2016

권(호)

18(2)

잡지명

Advanced Engineering Materials

과학기술
표준분류

재료

페이지

312~318

분석자

심*동

분석물

• 수중마찰교반법에 의한 Mg-Y-Nd 합금의 고 변형률 속도 초소성(HSRS)의 실현.pdf [491,423 byte]

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