Mg-6Zn-1Mn-4Sn 합금의 시효처리와 기계적 성질에 미치는 Y의 첨가 효과

전문가 제언

○ 경량화가 중요한 이슈가 되고 있는 자동차와 우주항공 산업의 수요요구에 부응하여 지난 10년간 결정립미세화 강화, 석출강화, 집합조직 강화 등의 수단에 의해 300～500MPa의 고강도를 갖는 Mg합금이 다수 개발되었다. 그러나 이들 고강도 합금은 Gd, Y와 같은 희토류 원소(RE)를 이용하는 합금설계에 의한 것이 대부분이다. 고가의 RE를 사용하지 않고 고강도를 실현한 합금으로는 시효처리에 의한 석출강화 효과를 이용하는 Mg-Zn계 합금, Mg-Sn계 합금, Mg-Ca계 합금이 있다.

 

○ 고강도 Mg-Zn계 합금으로는 상용으로 개발된 ZK60합금(Mg-Zn-Zr계)이 있는데 MgZn2 석출물의 분산강화를 이용하여 강도를 높인다. 또 Mg-6%Zn-1%Mn 합금은 압출 후 2단 시효처리에 의해 366MPa의 UTS를 나타낸다. 강도의 증대는 MgZn2의 석출 외에 G.P. 구역의 형성과 미세한 동적재결정립의 형성 때문이다. Mg-6%Zn-1%Mn 합금에 시효석출 효과가 우수한 Sn을 4wt.% 추가한 합금에서는 용체화처리 후의 시효처리에 의해 YS 353MPa, UTS 367MPa가 보고되고 있다(Trans. Nonferr Met. Soc. China, 24, 2014, pp.3070～3075).

 

○ 본 연구에서는 Mg-Zn계와 Mg-Sn계 합금의 장점을 고려하여 설계한 ZMT614(Mg-6%Zn-1%Mn-4%Sn) 합금에 Y를 첨가하여 시효처리 효과를 검토하였다. ZMT614-0.5Y 합금은 Y에 의한 결정립미세화와 2단 시효처리(90℃/24h+180℃/8h)에서 막대형 (MgZn2)상과 판상의 (MgZn2)상 석출에 의해 YS 371MPa, UTS 376MPa, 연신율 7.7%를 나타낸다. Y첨가가 없는 ZMT614합금에 비해 강도는 약간 상승하고 있지만 석출강화에 미치는 Y의 첨가효과는 크지 않은 것으로 판단된다.

 

○ 국내에서도 Mg-Zn계, Mg-Sn계 합금에 대한 연구는 활발히 수행되고 있다. 예를 들면 Mg-Zn-(Zr)합금의 미세조직과 결정안정성(생기원), Mg-Zn-Ca합금의 시효경화(경상대), Mg-Zn-Y합금의 크리프 거동(충주대), Mg-Zn-RE합금의 기계적 특성(연세대), Mg-Sn판재의 변형거동(서울대) 등이 있다. 고가의 RE를 사용하지 않고 고강도화를 실현하는 Mg-Zn계, Mg-Sn계 합금의 다원계화 합금설계 연구가 필요하다.

저자

Guangshan Hu, Bo Xing, Fengli Huang, Meipeng Zhong, Dingfei Zhang

자료유형

니즈학술정보

원문언어

영어

기업산업분류

재료

연도

2016

권(호)

689()

잡지명

Journal of Alloys and Compounds

과학기술
표준분류

재료

페이지

326~332

분석자

심*동

분석물

• Mg-6Zn-1Mn-4Sn 합금의 시효처리와 기계적 성질에 미치는 Y의 첨가 효과.pdf [452,767 byte]

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