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교차압연에 의한 Mg-2Zn-2Gd 합금의 집합조직과 기계적 이방성의 개선

전문가 제언: ○ Mg합금에서 c축 방향의 변형을 담당하는 각추면 <a+c>슬립의 임계분해전단응력은 a축 방향의 변형을 담당하는 밑면 <a>슬립보다 약 13배나 높기 때문에 상온에서 비밑면슬립은 거의 작동하지 않는다. 따라서 Mg합금은 가공 시에 소성이방성을 갖게 되어 기계적 특성의 이방성이 발생한다. 또 Mg합금의 압연에서는 밑면이 압연 면에 평행한 집합조직이 형성되어 밑면 <a>슬립이 두께방향으로 작용하기 어려워지므로 두께의 감소가 수반되는 판재의 프레스 성형성이 불량하다.

○ Mg합금의 압연판재가 평면이방성(planar anisotropy)을 나타내면 RD와 TD에서 항복강도의 차이가 생겨 판재의 프레스 성형이 불균일해지고 이어링이 발생한다. 본 연구에서는 성형성의 개선을 위한 평면이방성의 제거에 주안점을 두고 Mg-2Zn-2Gd(wt.%) 합금 판재에 압연율 5%마다 RD압연과 TD압연을 번갈아 실시하는 교차압연(총압연율 20%)을 적용하였다. 교차압연 후의 어닐링(450℃)에 의해 집합조직이 약화되어기계적 이방성이 개선된다.

○ Mg-2Zn-2Gd(wt.%) 합금 판재는 교차압연 후의 어닐링에 의해 (0002)극점이 ND에서 40° 떨어진 원형 위에 균일하게 분포하는 집합조직을 형성한다. 집합조직의 최대 강도는 교차압연 후의 3.591에서 어닐링에 의해 2.015로 감소한다. 이와 같은 집합조직의 완화에 의하여 인장방향에 따른 항복강도의 차이는 거의 없고 평면이방성 지표인 Δr값은 일방향(RD) 압연의 약 1/3 수준으로 감소한다. AZ31합금은 본 연구에서 교차압연 효과가 없는 것으로 나타났으나 Chino들(Mater. Lett, 60, pp.173-176, 2006)은 효과를 보고하고 있어 확인 연구가 요망된다.

○ Mg합금의 성형성 개선에 관한 국내연구는 합금설계, 결정립미세화, 재결정 조직의 이용 등이 주류를 이루고 있다. 교차압연은 고려대에서 Al합금에 적용한 연구가 있으나 Mg합금에 적용한 사례는 검색되지 않았다. 재료에 강한 전단변형을 부여하는 이주속압연(Differential Speed Rolling)이나 교차롤 압연(Cross-Rolled Rolling)도 집합조직의 완화에 효과적으로 알려져 있다. 성형용 Mg합금 판재의 제조를 위한 압연기술의 개발이 필요하다.

저자: Shiwei Pan, Yunchang Xin, Guangjie Huang, Qi Li, Feilong Guo, Qing Liu
자료유형: 니즈학술정보