최근 전기·전자기기의 고집적, 고출력화 추세에 맞추어 제품의 방열 특성 개선을 위한 연구가 활발하게 이루어지고 있다. 그 중에서도 알루미늄 합금은 경제성이 높은 주조공정에 적용하기에 용이하고, 전도성이 우수하기 때문에 사용량이 늘어나고 있다. 하지만 기존 주조용 알루미늄 합금은 높은 Si의 함량으로 인한 전도성의 저하와 함께 아노다이징과 같은 표면처리가 불가능한 문제점들이 나타나고 있다. 따라서 본 연구에서는 전도성을 현저히 저하시키는 Si의 함량을 최소화하여 전도성을 향상시키면서도 충분한 주조특성을 만족하는 새로운 주조용 알루미늄 합금계를 설계하고 합금의 응고특성과 주조성 간의 관계를 규명하고자 하였다. 전도성과 주조성이 핵심인 만큼 ...
최근 전기·전자기기의 고집적, 고출력화 추세에 맞추어 제품의 방열 특성 개선을 위한 연구가 활발하게 이루어지고 있다. 그 중에서도 알루미늄 합금은 경제성이 높은 주조공정에 적용하기에 용이하고, 전도성이 우수하기 때문에 사용량이 늘어나고 있다. 하지만 기존 주조용 알루미늄 합금은 높은 Si의 함량으로 인한 전도성의 저하와 함께 아노다이징과 같은 표면처리가 불가능한 문제점들이 나타나고 있다. 따라서 본 연구에서는 전도성을 현저히 저하시키는 Si의 함량을 최소화하여 전도성을 향상시키면서도 충분한 주조특성을 만족하는 새로운 주조용 알루미늄 합금계를 설계하고 합금의 응고특성과 주조성 간의 관계를 규명하고자 하였다. 전도성과 주조성이 핵심인 만큼 전기비저항, 응고잠열, 용탕점도 등을 고려하여 Si, Mg, Fe, Ni, Zn의 합금원소를 선정했으며, 이를 바탕으로 Al-Fe-Si-Mg계, Al-Zn-Fe-Si계, Al-Fe-Si계, Al-Fe-Ni계 총 4개의 합금계를 설계했다. 실험은 미세조직, 상분석, 전기전도도, 인장특성, DSC분석 및 Cooling curve analysis와 같은 열분석을 통한 합금의 응고특성 등을 조사했으며, 주조성을 평가하기 위한 실험의 일환으로 열간균열저항성 실험과 유동도 측정실험을 수행하였다. 그 결과 유동도는 일반적으로 합금의 응고구간에 반비례하는 경향을 나타냈으나, Al-Zn-Fe-Si 계의 경우에는 응고 중 생성되는 제 2상에 의해서 영향을 받는 것으로 조사되었다. 열간균열 저항성의 경우, Al-Fe-Si-Mg계에서는 응고구간, DCP 그리고 결정립 미세화 효과로 어느 정도 설명이 가능하며, Al-Zn-Fe-Si계는 제 2상인 AlFeSi상의 형성과 밀접한 관련이 있는 것으로 나타났다. Al-Fe-Si계에서는 응고구간과 DCP에 영향을 받지만, 응고 완료직전의 고온취성구간에서의 잔류 공정액상과 결정립 크기 등 여러 가지 인자에 복합적인 영향을 받는 것으로 나타났다. 합금의 전기전도도는 합금원소의 첨가량이 높아짐에 따라 감소하는 경향을 나타냈으나 주조용 상용합금에 비해 여전히 높은 전도성을 확보함을 확인했다.
최근 전기·전자기기의 고집적, 고출력화 추세에 맞추어 제품의 방열 특성 개선을 위한 연구가 활발하게 이루어지고 있다. 그 중에서도 알루미늄 합금은 경제성이 높은 주조공정에 적용하기에 용이하고, 전도성이 우수하기 때문에 사용량이 늘어나고 있다. 하지만 기존 주조용 알루미늄 합금은 높은 Si의 함량으로 인한 전도성의 저하와 함께 아노다이징과 같은 표면처리가 불가능한 문제점들이 나타나고 있다. 따라서 본 연구에서는 전도성을 현저히 저하시키는 Si의 함량을 최소화하여 전도성을 향상시키면서도 충분한 주조특성을 만족하는 새로운 주조용 알루미늄 합금계를 설계하고 합금의 응고특성과 주조성 간의 관계를 규명하고자 하였다. 전도성과 주조성이 핵심인 만큼 전기비저항, 응고잠열, 용탕점도 등을 고려하여 Si, Mg, Fe, Ni, Zn의 합금원소를 선정했으며, 이를 바탕으로 Al-Fe-Si-Mg계, Al-Zn-Fe-Si계, Al-Fe-Si계, Al-Fe-Ni계 총 4개의 합금계를 설계했다. 실험은 미세조직, 상분석, 전기전도도, 인장특성, DSC분석 및 Cooling curve analysis와 같은 열분석을 통한 합금의 응고특성 등을 조사했으며, 주조성을 평가하기 위한 실험의 일환으로 열간균열저항성 실험과 유동도 측정실험을 수행하였다. 그 결과 유동도는 일반적으로 합금의 응고구간에 반비례하는 경향을 나타냈으나, Al-Zn-Fe-Si 계의 경우에는 응고 중 생성되는 제 2상에 의해서 영향을 받는 것으로 조사되었다. 열간균열 저항성의 경우, Al-Fe-Si-Mg계에서는 응고구간, DCP 그리고 결정립 미세화 효과로 어느 정도 설명이 가능하며, Al-Zn-Fe-Si계는 제 2상인 AlFeSi상의 형성과 밀접한 관련이 있는 것으로 나타났다. Al-Fe-Si계에서는 응고구간과 DCP에 영향을 받지만, 응고 완료직전의 고온취성구간에서의 잔류 공정액상과 결정립 크기 등 여러 가지 인자에 복합적인 영향을 받는 것으로 나타났다. 합금의 전기전도도는 합금원소의 첨가량이 높아짐에 따라 감소하는 경향을 나타냈으나 주조용 상용합금에 비해 여전히 높은 전도성을 확보함을 확인했다.
Aluminum-Silicon based die-casting alloys have been widely used in casting industries because of their excellent casting capabilities and comparatively good mechanical properties. Although addition of silicon as an alloying element to aluminum is beneficial for castabilities and corrosion resistance...
Aluminum-Silicon based die-casting alloys have been widely used in casting industries because of their excellent casting capabilities and comparatively good mechanical properties. Although addition of silicon as an alloying element to aluminum is beneficial for castabilities and corrosion resistance, it significantly reduces the conductivity. In this research, silicon content was restricted to a comparatively low level or completely eliminated for higher conductivity. And then Si, Mg, Fe, Ni and Zn alloy elements were added to compensate for reduced strength and castability. As a result, Al-Fe-Si-xMg, Al-Zn-xFe-ySi, Al-Fe-xSi and Al-Fe-xNi systems were designed. And their conductivity, tensile properties and castability was investigated. Experimental alloys were metled by induction furnace into a graphite crucible. Thermal analyses, such as Differential Thermal Analysis(DTA), Differential Scanning Calorimetry(DSC) and Cooling Curve Analysis(CCA), were used to investigate the solidification characteristics of alloys. Electrical conductivity was evaluated by a contact type tester and tensile tests with cast specimens were carried out at room temperature according to ASTM B 557M. The microstructural analyses were performed using a optical microscope, SEM-EDS and XRD. In order to evaluated the castabilities, hot tear resistance and fluidity were conducted. The electrical conductivity of all alloys were a little reduced by the alloying elements addition, but it is still significantly higher than those of conventional casting alloys. Generally, the fluidity was found in reverse proportion to the solidification range. but, the fluidity of Al-Zn-xFe-ySi alloys was also affected by the formation of the second phase during solidification. In Al-Zn-xFe-ySi alloys, two types of AlFeSi phase were formed depending on the Fe and Si contents. The fluidity were decreased with increasing the amount of β-AlFeSi phase. Hot tear resistance was also related to solidification range. but it was complicatedly influenced by second phase, residual liquid, grain size etc. For example, in the Al-Fe-xSi alloys, hot cracking susceptibility was mainly affected by critical temperature range and the amount of residual liquid at the end of solidification. Regardless of the alloy systems, with increase of alloy elements the tensile strength tends to improve, while the ductility reduces.
Aluminum-Silicon based die-casting alloys have been widely used in casting industries because of their excellent casting capabilities and comparatively good mechanical properties. Although addition of silicon as an alloying element to aluminum is beneficial for castabilities and corrosion resistance, it significantly reduces the conductivity. In this research, silicon content was restricted to a comparatively low level or completely eliminated for higher conductivity. And then Si, Mg, Fe, Ni and Zn alloy elements were added to compensate for reduced strength and castability. As a result, Al-Fe-Si-xMg, Al-Zn-xFe-ySi, Al-Fe-xSi and Al-Fe-xNi systems were designed. And their conductivity, tensile properties and castability was investigated. Experimental alloys were metled by induction furnace into a graphite crucible. Thermal analyses, such as Differential Thermal Analysis(DTA), Differential Scanning Calorimetry(DSC) and Cooling Curve Analysis(CCA), were used to investigate the solidification characteristics of alloys. Electrical conductivity was evaluated by a contact type tester and tensile tests with cast specimens were carried out at room temperature according to ASTM B 557M. The microstructural analyses were performed using a optical microscope, SEM-EDS and XRD. In order to evaluated the castabilities, hot tear resistance and fluidity were conducted. The electrical conductivity of all alloys were a little reduced by the alloying elements addition, but it is still significantly higher than those of conventional casting alloys. Generally, the fluidity was found in reverse proportion to the solidification range. but, the fluidity of Al-Zn-xFe-ySi alloys was also affected by the formation of the second phase during solidification. In Al-Zn-xFe-ySi alloys, two types of AlFeSi phase were formed depending on the Fe and Si contents. The fluidity were decreased with increasing the amount of β-AlFeSi phase. Hot tear resistance was also related to solidification range. but it was complicatedly influenced by second phase, residual liquid, grain size etc. For example, in the Al-Fe-xSi alloys, hot cracking susceptibility was mainly affected by critical temperature range and the amount of residual liquid at the end of solidification. Regardless of the alloy systems, with increase of alloy elements the tensile strength tends to improve, while the ductility reduces.
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