Mg 합금에서의 희토류원소 입계편석과 기저면 집합조직의 약화

전문가 제언

○ Mg 가단합금의 약점인 불량한 상온 성형성은 hcp 구조인 Mg의 강한 기저면 집합조직 때문이며, 그 해결책 중 하나는 소량의 희토류원소(Rare-earth Element, REE)를 첨가하여 RE-집합조직이라 불리는 새로운 집합조직을 생성시킴으로써 기존의 집합조직을 약화시키는 것이다. 이 작업이 소량의 REE로 가능한 이유는 편석 현상 때문에 REE의 입계농도가 평균농도보다 훨씬 높기 때문이다. 따라서 고가의 REE 사용량을 줄이기 위해서는 입계편석의 기구에 대한 깊은 이해가 필요하다.

 

○ 본 연구에서는 Mg-Y 합금과 Mg-Nd 합금 열연조직의 미세구조를 조사하였다. 그 결과 입계편석과 집합조직 약화 현상이 전자에서는 관찰되었으나 후자에서는 관찰되지 않았다. Y의 입계농도와 그로 인한 용질견인 효과는 원자크기 차이에 근거한 고전적 CLS 모델의 예측치보다 훨씬 높았는데, 그 이유는 Y와 불순물 Ni의 강한 상호작용이 동시 입계편석을 일으켰기 때문으로 생각된다. 한편 Nd는 O, Fe와 화합물을 형성하여 기지 내에 남았기 때문에 입계편석을 일으키지 못하였다.

 

○ Y와 비슷한 고용도를 가진 Gd에 대한 Hardon 등(Scripta Mater., 93, 2014, 28)의 연구에서도 Gd 농도가 충분히 높을 경우 입계편석과 더불어 RE-집합조직이 생성됨이 관찰되었다. 또 본 연구의 결과와는 달리 Y보다 훨씬 고용도가 낮은 Nd도 같은 효과를 내는 것이 관찰된 바 있으므로 RE-집합조직의 생성여부는 REE의 농도에 달려 있다고 볼 수 있다. 즉, RE-집합조직을 얻으려면 순수한 합금을 사용하거나 불순물의 효과를 극복할 수 있을 정도의 충분한 REE 첨가가 필요하다.

 

○ 국내에서도 한국생산기술연구원에서 Y와 Nd가 Mg 합금의 미세구조와 기계적 성질에 미치는 영향을 연구한 바 있으나 입계편석과 관련된 집합조직의 약화에 관한 것은 아니었다. 기본적으로 미량의 REE를 추적하기 위해서는 입계의 정밀한 관찰과 그 조성의 정량적 조성측정이 가능한 ChemiSTEM/EDX와 같은 고가의 장비가 필요하다. 국내 여건상 그런 장비를 갖추기는 쉽지 않겠지만, 값비싼 REE의 첨가량을 최소화하기 위해서는 이 분야의 연구를 발전시킬 필요가 있다.

저자

J. D. Robson, S. J. Haigh, B. Davis, D. Griffiths

자료유형

니즈학술정보

원문언어

영어

기업산업분류

재료

연도

2016

권(호)

47()

잡지명

Metallurgical And Materials Transactions, A

과학기술
표준분류

재료

페이지

522~530

분석자

심*주

분석물

• Mg 합금에서의 희토류원소 입계편석과 기저면 집합조직의 약화.pdf [500,405 byte]

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