T5 열처리된 Al-Si-Cu-Mg 주조 합금의 미세조직과 기계적 특성에 미치는 용탕 온도의 영향

Abstract

본 연구에서는 용탕 온도가 알루미늄 주조 합금의 미세조직 및 기계적 특성에 미치는 영향을 조사하였다. Al-7Si-1Cu-0.5Mg 합금에 대하여 용탕 온도를 700℃와 800℃로 달리하여 시편을 주조하고, 주조된 시편에 대하여 T5 열처리를 실시하였다. 두 합금의 주조상태 미세조직은 모두 수지상 α-Al, 섬유상의 공정 Si 및 금속간화합물 (Q-Al5Cu2Mg8Si6, π-Al8Mg3FeSi6, α-Al15(Fe,Mn)3Si, Al2Cu, Mg2Si)로 이루어져 있었다. 그러나 미세조직적 특징은 용탕 온도에 따라 달라졌다. 즉, 800℃의 높은 용탕 온도에서 제조된 시편에서 공정 Si는 더 미세해졌고 금속간 화합물의 총 부피 분율은 감소했지만 α-Al의 SDAS (secondary dendrite arm spacing) 및 입자 크기는 크게 감소하지 않았다. 800℃의 용탕 온도에서 제조된 시편의 기계적 특성이 700℃의 용탕 온도에서 제조된 시편에 비하여 우수하였는데, 인장강도, 항복강도, 연신율이 각각 272 MPa, 198 MPa, 3.7%로 700℃의 용탕 온도에서 제조된 시편보다 각각 13.1%, 3.7%, 94.7% 높았다. 가장 높은 경도값을 나타낸 시효 조건에서 시효석출물을 투과전자현미경으로 분석한 결과, 시효석출물의 평균 크기는 감소하고 개수 밀도는 증가한 것을 확인하였다. 이와 같은 미세조직적 특징 변화로부터 용탕온도가 높은 시편에서 기계적 특성이 향상되는 것은 기지 내 용질원소의 농도가 증가하고 후속 T5 열처리 시에 시효석출이 촉진된데 기인하는 것으로 판단된다.