고강도 무희토류(RE-free) Mg 가단합금의 기술개발 현황

전문가 제언

○ 최근 Mg 합금이 산업계에서 주목받고 있지만, 강도 면에서 Al 합금에 크게 떨어진다는 약점을 가지고 있다. 따라서 이 약점을 개선하기 위해 여러 가지 새로운 Mg 합금의 개발이 시도되고 있다. Mg 합금의 고강도화에 가장 효과적인 것은 희토류원소(Rare Earth Elements, REE)이지만, REE는 고가일 뿐 아니라 무겁기 때문에 너무 많이 첨가할 경우 Mg 합금의 비강도를 오히려 낮추는 역효과를 내는 문제가 있다. 따라서 무희토류 또는 저희토류 고강도 Mg 합금의 개발이 바람직하다.

○ 본고에서는 과거 10 년간에 걸친 고강도 무희토류(rare earth-free) Mg 합금에 대한 연구 성과를 상세히 소개한다. 유망한 후보로 떠오르고 있는 Mg-Zn, Mg-Sn 및 Mg-Ca 계열의 합금들에 대해 설명하고, 그런 합금들을 고강도화하기 위한 등통로각처리, 차등속도압연, 고변형률압연, 비대칭압출, 사전처리(시효, 압연) 등의 다양한 가공기술들도 소개한다. 이런 방법들은 (i) -Mg 기지의 초미립화, (ii) 미세한 제2상의 다량 석출 및 (iii) 집합조직의 조절 등을 통하여 Mg 합금을 강화한다. 

○ 고강도 무희토류 합금의 강화 방법은 다량의 미세한 제2상을 기지 내에 균일하게 석출시켜 석출경화, DRX 사이트 제공, 결정립미세화를  일으키는 것이다. 이런 합금 중 Mg-3.3Ca-3.5Al-0.4Mn(wt.%) 합금 압출재가 YS 410, UTS 420 MPa를 기록한 바 있다(Xu et al., Scr. Mater., 65, 2011, 269). 또 사전 냉간단조+압출 방식으로 Mg-8Sn- 1Al-1Zn 합금의 강도를 YS 387, UTS 403 MPa까지 높인 경우도 있다(Park et al., Scr. Mater., 69, 2013, 250).

○ 국내에서도 고강도 무희토류 Mg 합금에 대한 연구가 활발히 수행되고 있다. 합금의 경우 한국생산기술연구원에서 Mg-Zn-Sn-Mn 계열, 연세대에서는 Mg-Ca와 Mg-Ca-Zn 계열 합금에 대한 논문들을 발표한 바 있다. 가공기술 면에서는 홍익대에서 SPD(ECAP, 고비율 차등속도압연), 재료연구소에서 사전처리(사전시효, 사전압연, 사전압출, 사전단조) 기술에 대한 많은 연구가 있었다. REE 자원이 없는 우리나라의 경우 앞으로도 이 분야의 연구에 대한 계속적 지원이 필요하다. 

저자

H. Pan, Y. Ren, H. Fu, H. Zhao, L. Wang, X. Meng, G. Qin

자료유형

니즈학술정보

원문언어

영어

기업산업분류

재료

연도

2016

권(호)

663()

잡지명

Journal of Alloys and Compounds

과학기술
표준분류

재료

페이지

321~331

분석자

심*주

분석물

• 고강도 무희토류(RE-free) Mg 가단합금의 기술개발 현황.pdf [496,802 byte]

이미지변환중입니다.