고속압출에 의한 Mg-0.3Al-0.3Ca 합금의 고 강도화를 위한 Mn 함량 최적화

전문가 제언

○ 가장 가벼운 구조용 재료로 알려지고 있는 Mg합금을 차량 경량화재료로 사용하여 연소소모율을 감소시켜서 환경오염을 크게 줄일 수 있는 여러 합금으로 Mg-Al, Mg-Zn 및 Mg-Sn계가 개발되고 있다. 이들 합금개발은 석출물 형성과 결정립미세화 또는 밑면집합조 약화로 Mg합금의 강도와 성형성을 개선하는데 목표를 두고 있다.

 

○ 최근, Mg-Zn합금에 Ca, Zr, Ag, Al 또는 Mn이 첨가된 개발합금들을 강·소성변형, 고비율이주속압연, 등통로각압축공정 및 저속압출 등 여러 방법으로 가공하여 0.2%인장 내력(0.2% proof stress)이 300MPa이상인 합금들이 소개되었다. 그러나 이들 가공공정은 고 비용이고 가공품의 모양이 다양하지 않고 생산성이 낮기 때문에 압출용 구조재료인 6000계열 Al합금과 비교하여 상업적으로는 경쟁력이 부족하다.

 

○ 이러한 이유로 6000계열 Al합금과 같은 정도의 기계적 특성과 가공성을 갖게 하는 가공방법으로 생산 가능한 가단 Mg합금개발이 필요하다. 문헌보고에 의하면 저 융점의 제 2상 형성 없는 Mg-0.5Al-0.1Mn을 개발하여 최대 압출 출구속도가 통상적인 20에서 70m/min의 고속압연으로 생산성이 개선된다. 또한 이 합금의 고온 압출성은 6000계 Al합금과 유사하나 고속 압출에 의한 조대한 결정립이 강도를 저하시킨다.

 

○ 본 연구에서 개발한 Mg-0.3Al-0.3Ca-0.4Mn(wt%)합금의 경우 기계적 성질과 미세조직에 우수한 영향을 주는 최적의 출구속도인 60m/min의 빠른 압출이 가능한 것을 알았다. 이 합금의 내력과 UTS가 각각 220과 264MPa로 시효처리 된 AA6063합금보다 우수한 것이 확인되어 6000계열 Al합금을 대체할 수 있는 Mg합금임을 알게 되었다.

 

○ 이 분야 연구는 일본을 위시하여 구미선진국과 중국에서 최근 활성화되고 있다. 국내에서는 재료연구소에서 Mg-Sn-Al-Zn합금의 압출온도와 속도에 따른 결정립도 변화에 의한 항복강도개선 연구를 하고 있다. 또 홍익대학교에서는 강·소성변형 후 저온 시효처리로 연성과 강성 향상을 위한 연구로 고비율이주속압연된 Mg-Al-Zn합금의 극 미세 결정의 집합조직과 기계적 성질개선 연구를 수행 중이다.

저자

T. Nakata, C. Xu, Y. Matsumoto, K. Shimizu, T.T. Sasaki, K. Hono, S. Kamado

자료유형

니즈학술정보

원문언어

영어

기업산업분류

재료

연도

2016

권(호)

673()

잡지명

Materials Science And Engineering: A

과학기술
표준분류

재료

페이지

443~449

분석자

남*우

분석물

• 고속압출에 의한 Mg-0.3Al-0.3Ca 합금의 고 강도화를 위한 Mn 함량 최적화.pdf [507,945 byte]

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