고강도 마그네슘 합금분말의 압출거동에 관한 연구

Abstract

최근 수송기기의 경량화가 전 세계적으로 활발하게 진행되고 있는 상황에서, 경량이면서 동시에 고강도 고인성의 성질을 갖는 마그네슘 합금 부품의 제조기술 확보가 절대적으로 요구되며, 새로운 공정의 개발이 절실하게 요구된다. 가장 널리 사용되는 마그네슘 합금의 부품 제조방법은 다이캐스팅 및 저압주조 공정이며, 그 외에 압출, 압연, 단조 등의 방법이 제한적으로 사용되지만 주조재의 경우 낮은 강도와 Shrinkage 등에 의한 결함을 피할 수 없다는 단점을 가지고 있다. 이에 반하여 압출과 같은 소성가공 공정의 경우에는, 기계적 특성이 우수하며 내부결함이 없는 제품을 얻을 수 있다는 장점을 가지고 있다. 하지만 현재 마그네슘합금 압출재의 생산 및 성형공정에 대한 산업적인 적용 가능성이 매우 큰 반면에 국내외적으로 그 기술적인 기반은 아직 미흡한 상태이다. 본 연구에서는 기존 주조 공정보다 결정립 미세화 효과를 얻음으로써 기계적 특성을 향상시킬 수 있는 마그네슘 합금분말을 제조하여, 압출공정을 통해 벌크화 하였다. 실험을 위해 Mg-Zn-Y 합금분말을 제조하여 미세조직 및 석출상의 형상을 관찰하였으며, 합금분말의 특성을 고려한 최적의 압출조건에서 압출을 실시하여 봉상의 압출재를 제조 한 후 기계적 특성을 분석하였다. 또한 압출재의 특성 평가에 대한 비교 자료로써 현재 상용화 되고 있는 마그네슘 합금의 특성을 살펴보았다. 여러가지 압출공정조건(압출온도 및 압출비)을 설정하여 양질의 압출재를 제조하는 가장 적합한 압출조건을 설정하였으며, 각각의 압출재에대한 기계적 특성평가, 미세조직 및 집합조직분석 등의 실험을 수행하여 마그네슘합금 압출재의 제조 및 성형 가공에 적용될 수 있는 기초자료를 제공하는 것을 목표로 연구를 하였다.; Magnesium alloys have great potential as structural materials for the aerospace and automobile industries, mainly because of their low densities and high specific resistance. However, the intrinsic low strength and corrosion resistance have limited the industrial application of Mg alloys. The problem has been modified by an addition of rare earth elements and reported a remarkable improvement in the properties. In the present work, materials properties of Mg-Zn-Y alloy powders prepared using an industrial scale gas atomizer were investigated. The powders were almost spherical in shape. The microstructure of powders as atomized and bars as extruded was examined as a function of initial powder size distribution using Scanning Electron Microscope (SEM), Transmission Electron Microscope (TEM), Energy Dispersive X-ray Spectroscope (EDX) and X-ray Diffractometor (XRD). The grain sizes were decreased with extruding as well as decreasing the initial powder sizes. Both the ultimate strength and elongation were enhanced as the initial grain sizes were decreased.