고 망간 마그네슘 합금의 열간압출에 의한 결정립의 초미세화

전문가 제언

   ○ Mg 합금의 자동차, 항공우주 분야로의 응용을 확대하기 위해서는 Al 합금에 필적할 수 있는 기계적 강도(TYS>300MPa)가 필요하다. 강도의 향상을 위해 가장 많이 사용되는 방법은 결정립의 미세화로서, 이를 위해 신합금의 개발 또는 강소성가공 등의 수단이 사용된다. 본고에서는 전자의 방법을 채택하여 Mg-Zn-Ca 계열 합금에 고농도의 Mn을 첨가하는 방식으로 연성을 해치지 않은 채 열간압출재의 TYS를 300MPa 이상으로 크게 향상시킨 연구사례를 소개한다.

 

   ○ Mg-6Zn-0.3Ca(wt.%)에의 Mn 첨가량을 변화시키며 열간압출한 재료의 기계적 성질과 이방성을 조사하였다. 그 결과 2wt.%Mn 첨가의 경우 TYS와 CYS가 각각 62% 및 68% 증가하여 313MPa와 279MPa를 나타내었다. El은 16%에서 14%로 미미하게 감소하였고, 기계적 이방성의 척도인 CYS/TYS 비는 0.86에서 0.89로 약간 개선되었다. 강도 증가의 이유는 다량의 미세한 Mn 입자가 압출 과정의 DRX 결정 핵생성 사이트로 작용하여 초미세 결정(UFG)을 생성하기 때문으로 밝혀졌다.

 

   ○ Sasaki 등(Scripta Materialia, 59(10), p.1111, 2008)은 TYS 308MPa, El 12%의 고강도 Mg-9.8Sn-1.2Zn-1.0Al(wt.%) 합금을 개발하였다. 또 Somekawa 등(Mat. Sci. & Eng. A, 459(1), p.366, 2007)은 TYS 291MPa로 그보다 강도는 좀 낮지만 El이 15.8%인 Mg-4,5Zn-0.5Ca 합금을 개발하였다. 최근에는 Mg-Zn-Ca 합금에 Mn을 첨가하면 TYS가 크게 증가하는 것이 밝혀졌고(Tong et al., Mat. Sci. & Eng. A, p.528(10), 2011), 본고는 후자의 연구결과를 확대 발전시킨 것이다.

 

   ○ 국내에서도 2건의 유사한 연구가 수행된 바 있고, 둘 모두 위의 Sasaki 등의 Mg-Sn-Zn-(Al) 계열 합금을 다루었다. 경북대/재료연구소 팀은 Mg-8Al-4Sn-2Zn 합금의 압출 연구에서, TYS=371MPa의 높은 강도와 CYS/TYS=0.98의 우수한 이방성을 얻었고, 연세대/공군 팀은 Mg-7Sn- 5Zn-2Al 합금의 압연 연구에서 TYS=318MPa를 얻었다. 그러나 두 재료의 El은 각각 9.1%와 8%로 비교적 낮았다. 앞으로 실용화를 위해서는 TYS와 El의 동반 향상 연구가 필요할 것이다.

저자

J. She, F.S. Pan, W. Guo, A.T. Tang, Z.Y. Gao, S.Q. Luo, K. Song, Z.W. Yu, M. Rashad

자료유형

니즈학술정보

원문언어

영어

기업산업분류

재료

연도

2016

권(호)

90()

잡지명

Materials & Design

과학기술
표준분류

재료

페이지

7~12

분석자

심*주

분석물

• 고 망간 마그네슘 합금의 열간압출에 의한 결정립의 초미세화.pdf [420,576 byte]

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