고압 하에서 합성된 Mg97Zn1Yb2합금의 장주기초격자상

전문가 제언

○ 지난 2001년 일본 동북대학연구팀이 급랭 응고된 Mg-RE계의 Mg97Zn1Y2합금에서 Mg의 정상적인 hcp밑면의 적층순서와는 다른 ...ABACAB...의 6개 층의 hcp단위적층순서가 있는 것을 처음 발견하고 장주기적층규칙 (long period stacking ordered, LPSO)라고 명명하였다. 이 합금의 실온 항복강도와 연신율이 각각 610MPa와 5%이고 473K에서의 항복강도가 400MPa이상 이라는 탁월한 기계적 성질을 갖는다.

 

○ 계속된 연구를 통하여 발견된 LPSO상은 적층구조의 특성에 따라 6H, 10H, 14H, 18R과 24R의 명칭을 갖는 5 종류가 있다. 각 명칭 앞의 숫자는 단위정에 해당하는 반복되는 적층의 수이고 다음의 영문자는 결정 형태를 의미하는 것으로 H는 hexahedral structure (6방격자 구조)이고 R은 rhombus structure (마름모 구조)를 의미한다.

 

○ LPSO상을 형성하는 Mg-Zn-RE 합금의 RE는 3가의 원자가를 갖는 Y, Dy, Ho, Er, Tm, Gd 및 Tb로 알려져 있다. 반면 2가 RE인 Yb 또는 Eu는 LPSO상을 형성 못하는 것으로 실험적으로 확인 되었다.

 

○ 1970년대부터 Yb가 실온에서 고압에 노출되면 2 종류의 구조적 상전이를 한다는 것을 알았다. Yb는 대기압 하에서 fcc구조이나 압력이 40kbar가 되면 bcc로 천이한 후 300kbar가지 유지하다가 압력이 더 높아지면 hcp로 천이 한다. 실온의 대기압 하에서 원자가 2가의 Yb가 압력이 높아지면 3가로 변화한다는 이론적 연구보고가 있다. 또한 X-선 회절결과 압력이 매우 높아지면 bcc의 격자상수가 변하는 현상으로 원자가가 변하는 것으로 해석 한다.

 

○ 이와 같이, 상온의 대기압에서 2가인 Yb를 고압처리하면 3가의 원자가를 갖는 Yb로 천이한다는 가능성을 인정하여 일본 학자들이 고압처리된 Mg-Zn-Yb시료합금의 조직검사로 LPSO상 형성 유무를 분석한 결과 LPSO가 아닌 장주기초격자상이 형성됨을 실험적으로 관찰하였다. LPSO관련 연구는 일본과 중국 및 호주에서 활성화 되고 있다. 국내에서는 아직 이와 관련된 분야의 연구를 수행한 실적이 없다. 관련 학자들이 이 분야의 연구에 관심을 가져야 하겠다.

저자

M. Matsushita, R. Inugai, M. Yamasaki, T. Shinmei, Y. Kawamura, T. Irifune, N. Fujita, E. Abe

자료유형

니즈학술정보

원문언어

영어

기업산업분류

재료

연도

2016

권(호)

121()

잡지명

Scripta Materialia

과학기술
표준분류

재료

페이지

45~49

분석자

남*우

분석물

• 고압 하에서 합성된 Mg97Zn1Yb2 합금의 장주기초격자상.pdf [365,292 byte]

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