Al-3Nb-1B 모합금 첨가에 의한 AZ91D Mg합금의 결정립 미세화

전문가 제언

○ 결정립미세화는 Mg합금의 취약한 강도와 성형성을 개선시키는 효과적인 방법이다. AZ계열의 주조용 Mg합금에는 접종제(inoculant)나 핵화제(nucleant)를 첨가하여 응고 시에 불균질 핵생성을 촉진시키는 용탕처리법, 고융점화합물을 형성시키는 과열처리법 등이 이용된다. 주조용 Mg합금에 유효한 접종제에는 Zr, C, Ti, Ca, RE 등이 있고, 핵화제에는 금속간화합물(Al2Ca, Al4C3, Al2Y, Al2MgC2)과 질화물(TiN, BN, AlN), 탄화물(TiC, HfC, SiC)이 보고되고 있다.

 

○ 접종제나 핵화제에 의한 Mg합금의 결정립미세화 기구는 ①첨가제 자체에 의한 불균질핵생성 자리의 증대, ②매트릭스와의 결정정합성에 의한 핵생성 잠재력의 증대, ③용질편석에 수반되는 조성적 과랭에 의한 핵생성 증가로 설명되고 있다. 핵화제는 필요성분을 함유하는 모합금을 제조하여 첨가하는 것이 일반적으로 본 연구에서는 ②의 효과를 기대하여 NbB2를 형성하는 Al-3Nb-1B(wt.%) 모합금을 이용하고 있다.

 

○ α-Mg와 NbB2의 격자부정합도(lattice disregistry)의 이론적 계산치는 2.9%로 매우 낮아 ②의 효과를 기대하기에 충분하다. 실제로 AZ91D 용탕에 Al-3Nb-1B 모합금을 0.5wt.% 첨가한 경우 결정립은 미첨가의 240㎛에서 52㎛으로 현저하게 미세화 하였다. Al-Ti-C 모합금에서 생성되는 Al4C3상과 TiC상도 AZ31 합금의 결정립미세화에 유효한 것으로 알려져 있다. Mg합금의 결정립미세화에 많이 이용되는 Zr은 고가인데다 AZ계열의 Mg합금에서는 Al과 금속간화합물을 형성하므로 적용이 곤란하다. 핵화제를 생성하는 모합금의 공업적 이용이 기대된다.

 

○ 국내의 경우 Mg합금의 용탕처리에 의한 결정립미세화 연구는 재료연구소(KIM)에서 많이 수행되어 Mg-Al기 합금에 대한 C, Ca, MnCO3의 첨가 효과가 해외저널에 발표되었다. 또 E2EM 모델에 의해 MgO와 Al4C3가 α-Mg의 핵화제로 유망함을 보고하였다. Mg합금의 결정립미세화에 유효한 첨가제는 많이 보고되고 있으나 실용되고 있는 것은 C와 Zr 등 극소수에 불과하다. Mg합금의 특성을 획기적으로 개선시킬 수 있는 결정립미세화 방안의 개발연구가 필요하다.

저자

Lei？Zhan, Wei？Zhou, Penghe？Hu, Quan？Zhou

자료유형

니즈학술정보

원문언어

영어

기업산업분류

재료

연도

2016

권(호)

47()

잡지명

Metallurgical And Materials Transactions, B

과학기술
표준분류

재료

페이지

1999~2004

분석자

심*동

분석물

• Al-3Nb-1B 모합금 첨가에 의한 AZ91D Mg합금의 결정립 미세화.pdf [463,968 byte]

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