변형거동과 재료 특성 분석을 통한 다공질 알루미늄 설계

Abstract

다공질 금속은 다수의 기공이 내재되어 금속기지가 지니는 강성, 내열성, 내식성, 친환경 특성과 다공질 재료의 경량성, 흡음성, 단열특성 등의 성질을 복합적으로 가짐으로서 경량 구조용, 수송 기계용, 건축 자재용, 에너지 흡수용 등 다방면으로 적용할 수 있는 고기능성, 고부가가치 재료이다. 그러나 기존의 다공질 알루미늄은 기공의 크기 및 분포가 균질하지 못하고 이로 인하여 제품의 성능과 신뢰도가 저하되는 한계를 지니고 있다. 따라서 제품의 높은 신뢰도가 요구되는 분야에 적용되기 위해서는 다공질금속의 제조공정상의 기구와 변형거동을 이해하고 이를 바탕으로 기공의 크기 및 분포가 균일한 재료를 설계하기 위한 연구가 필요하다. 본 논문은 다공질 알루미늄 설계와 관련한 변형거동 및 재료 특성 분석에 관한 것으로서 첫째, 다공질 알루미늄 내 기공 크기와 분포의 균질성을 향상시키기 위한 제조 공정 설계와 둘째, 기계적 물성시험과 미시조직 분석을 통한 다공질 알루미늄의 변형거동 및 재료 특성을 평가하는 것으로 구분할 수 있다. 알루미늄 용탕 내의 기포 안정화 기구에 대한 이론적 타당성 검증을 통해 다공질 구조재료 설계와 관련된 재료변수 및 공정변수를 각각 선정하였으며 이를 바탕으로 기공의 크기와 분포가 균일한 다공질 알루미늄을 시험적으로 제조하였다. 생산된 소재 시험편을 이용하여 기계적 물성시험 및 미시조직분석을 수행하였으며 따라서 변형거동과 함께 재료특성을 고찰할 수 있었다.