레이저 여기 표면파의 음향비선형성을 이용한 Al6061 합금의 소성변형 평가

Abstract

본 연구의 목적은 비접촉식 레이저 여기 표면파의 비선형성 계측을 통하여 소성 변형된 알루미늄 합금의 소성변형을 평가하고자 하는 데 있다. 슬릿마스크와 고출력 펄스 레이저를 통한 선배열 레이저빔을 이용하여 협대역의 표면파를 발생 시켰으며, 표면파의 음향 비선형 특성을 이용하기 위하여 슬릿 마스크의 열림 폭과 간격을 변화시킴으로써 레이저 여기 표면파의 주파수 특성을 제어하였다. 스트로크 제어를 통한 인장시험을 통하여 단계별 인장 소성변형 정도를 달리하는 시험편을 제작하였다. 실험결과 인장 소성 변형율이 커짐에 따라 음향 비선형 파라미터는 증가하였으며, 경도 및 EBSD 측정결과 손상의 정도와 매우 밀접한 관계를 보였다. 결과적으로 본 연구에서의 레이저 여기 표면파의 비선형 평가기법은 알루미늄 합금의 소성변형 평가에 매우 유용할 것으로 판단된다.The objective of this study is to assess plastic deformation in aluminium alloy by acoustic nonlinearity of laser-generated surface waves. A line-arrayed laser beam made by high-power pulsed laser and mask slits is utilized to generate the narrowband surface wave and the frequency characteristics of laser-generated surface waves are controlled by varying the slit opening width and slit interval of mask slits. Various degrees of tensile deformation were induced by interrupting the tensile tests so as to obtain aluminum specimens with different degrees of plastic deformation. The experimental results show that the acoustic nonlinear parameter of a laser-generated surface wave increased with the level of tensile deformation and it has a good correlation with the results of micro-Vickers hardness test and electron backscatter diffraction (EBSD) test. Consequently, acoustic nonlinearity of laser-generated surface wave could be potential to characterize plastic deformation of aluminum alloy.