Mg-3Al-Zn 합금 압출재에서의 피로손상 거동

전문가 제언

○ Mg 합금은 경량 고강도이기 때문에 최근 여러 분야에서의 수요가 증가하고 있다. 그중 주기적으로 반복되는 응력에 노출되기 쉬운 자동차나 항공기 부품의 피로거동 특히 항복점 이상에서의 저주기 피로(Low Cycle Fatigue, LCF) 현상을 더 깊이 이해할 필요가 있다. 많은 연구자들이 전위슬립과 쌍정생성의 두 변형기구가 Mg 합금의 LCF에 미치는 영향을 연구하였고, 특히 변형률진폭의 크기에 따른 지배적 LCF 변형기구와 피로수명의 변화에 주목하였다.

○ 본 연구에서는 AZ31B 합금에 대해 변형률 제어 방식으로 쌍정이 생성되는 1%와 쌍정이 생성되지 않는 0.3%의 두 변형률진폭 조건에서 LCF(R=-1) 실험을 수행하여 시편 표면형상의 변화와 집합조직을 관찰하였다. 그 결과를 바탕으로 피로손상 모드와 변형률진폭의 상관관계, 집합조직의 역할, 쌍정에 기인하는 미세균열의 생성에 대해서도 고찰하였다. 진폭 1%의 경우 슬립과 쌍정생성이, 0.3%의 경우 슬립이 입내균열을 유발하며, 두 경우 모두 슬립이 피로손상의 주원인임이 밝혀졌다.

○ PSBs(Persistent Slip Bands), GBs(Grain Boundaries), TBs(Twin Boundaries) 등의 구조적 결함이 균열의 시작점으로 작용한다. Wang 등(Mater. Sci. Eng. A, 589, 2014, 209)은 GW83 합금의 고변형률진폭 LCF 시험에서 본 연구의 결과와는 달리 GBs를 따른 균열의 발생과 성장을 관찰하였다. 본 연구의 저자들은 AZ31B 합금 압출재의 강한 섬유상 집합조직이 쌍정 생성/풀림 및 PSBs의 결정립 간 이동을 쉽게 하여 입계균열 대신 입내균열을 촉진하였다고 주장하였다. 

○ 국내에서 수행된 Mg 합금의 피로거동에 관한 연구는 별로 많지 않고, 그것들도 대부분 사전균열(pre-crack)이 존재하는 상황에서 응력제어 방식으로 균열성장 거동을 관찰한 것들이다. 본 연구와 비슷한 맥락의 AZ31-LCF에 관한 국내 연구는 고려대/서울대에서 수행한 한 건의 연구뿐이다(Kwon et al., Met. Mater. Int., 17(2), 2011, 207). 전술한 바와 같이 Mg 합금의 사용량 증가와 더불어 그 피로거동 연구에 대한 필요성도 증가하고 있으므로 이 분야에 좀 더 주의를 기울일 필요가 있다.

저자

B. Wen, F. Wang, L. Jin, J. Dong

자료유형

니즈학술정보

원문언어

영어

기업산업분류

재료

연도

2016

권(호)

667()

잡지명

Materials Science And Engineering: A

과학기술
표준분류

재료

페이지

171~178

분석자

심*주

분석물

• Mg-3Al-Zn 합금 압출재에서의 피로손상 거동.pdf [486,975 byte]

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