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초기 미세구조 변경에 의한 AZ91 Mg 합금의 열간압연과 그 박판재의 미세구조 및 기계적 성질

전문가 제언: ○ AZ91 Mg 합금은 높은 강도, 우수한 주조성, 다른 Mg 합금보다 우월한 내식성 때문에 산업적 응용 분야가 매우 넓은 합금이다. 그러나 높은 Al 농도 때문에 주조 과정에서 결정립계에 석출하는 조대한 Mg17Al12 상이 상온 연성을 해치는 문제가 있다. 강소성가공(SPD)은 결정립을 초미세화할 수 있지만 대량생산에는 부적합하다. 따라서 기존의 압출이나 압연기술과 같은 대량생산 기술을 이용하여 결정립을 미세화하여 우수한 기계적 성질과 고온 초소성을 얻는 방법이 필요하다.

○ Mg, Al, Zn을 AZ91 합금의 조성으로 녹인 후 잉곳 주조 후 절삭가공, 쌍롤주조압연, 잉곳의 압출 등 세 가지 경로로 후판을 제작하였다. 이것들을 균질화처리하여 4.2㎜T 후판으로 통일한 후 열간압연하여 0.9㎜T의 박판시편(a, b, c)으로 만들었다. a, b, c 시편의 결정립도는 모두 2.7～3.6㎛이었고, 그중 c는 SPD 급인 ～2.7㎛의 결정립도, 248MPa)와 TYS, 382MPa의 UTS, 상온과 300℃에서의 연신율 ～12.9%, ～697%를 각각 보여 가장 우수한 강도와 연성의 조합을 보였다.

○ 결정립 초미세화를 위해서는 전술한 바와 같이 강소성가공 기술이 발전하여 왔지만, 산업적인 대량생산이 불가능하여 성형성을 개선한 가단합금을 개발함으로써 압연과 같은 기존의 방법을 적용하려 노력하고 있다. Pilehva 등(Materials & Design, 42, 411, 2012)은 AZ91 합금의 압축시험에서 초기 미세구조가 다를 경우 합금의 최종 미세구조와 기계적 성질이 크게 달라짐을 밝힌 바 있다. 따라서 AZ91을 사전 처리하여 미세구조를 바꾸면 압연에 의한 결정립 미세화가 가능할 수 있다.

○ 국내에서도 Mg 합금의 강소성가공과 다양한 가공열처리에 의한 결정립 미세화 연구가 홍익대와 재료연구소를 비롯한 여러 대학과 연구소에서 수행되어 훌륭한 성과를 보이고 있다. 그러나 일반적 압연에 의해 5㎛ 이하의 미세 결정립을 가진 AZ91 박판을 얻은 예는 없드물다. 본 연구에서 적용한 열간압출 -> 열간압연 방법은 특별한 장치를 사용하지 않으면서 3㎛ 이하의 우수한 기계적 성질과 고온 초소성을 얻을 수 있는 유용한 방법이므로 국내 연구진도 주의를 기울일 만하다.

저자: H.Y. Wang, E.B. Zhang, X.-L. Nan, L. Zhang, Z.P. Guan, Q.C. Jiang
자료유형: 니즈학술정보