고압비틀림 공정을 수행한 Al-Cu 하이브리드 재료의 마모 및 기계적 틍성

Abstract

최근 산업에서는 제품의 경량화는 주된 관심 대상이다. 때문에 경량금속소재에 대한 연구가 국내외에서 활발히 진행되고 있다. 또한 소재의 마모 특성은 재료 가공 시 에너지 절약과 제품의 내구성에 큰 영향을 준다. 때문에 본 연구에서는 대표적인 경량금속소재인 알루미늄과 가볍고 마모 특성이 우수한 구리를 사용하였다. 강소성가공 방법 중 대표적인 방법 중 하나인 고압비틀림 (High Pressure Torsion, HPT) 공정을 통하여 Al-1050 알루미늄 합금과 구리 (순도 99.999%)를 합성시켜 하이브리드 재료를 만들었다. HPT를 통해 시편을 제작 시 회전 수를 달리하여 회전 수에 따른 미세구조 및 기계적 물성의 변화를 비교 분석하였다. 회전 수 및 소재에 따른 경도 분석을 위해 비커스경도 실험을 수행하였다. 광학현미경과 투과전자현미경 (TEM)을 통해 회전 수에 따른 Al-Cu 하이브리드 재료의 미세조직 변화를 관찰하고, 결정립 크기를 측정하였다. 또한 알루미늄과 구리 합성 시 새롭게 형성되는 금속간 화합물을 분석하기 위해 X-선 회절 분석 (XRD)과 에너지분산형 분광분석법 (EDS)을 수행하였다. 마모 특성을 분석하기 위해 Sliding wear test를 수행하여 마모율 변화를 비교분석 하였다. 마지막으로 나노압입시험을 통해 재료의 기계적 거동을 비교, 분석하였다.