[논문]AC2B 알루미늄합금의 고온용해에 의한 금속간화합물 <tex>${\\beta}-AlFeSi$</tex>상 형상계량 효과

김헌주

AC2B 알루미늄합금의 고온용해에 의한 금속간화합물 ${\\beta}-AlFeSi$상 형상계량 효과
Effects of Melt Super-heating on the Shape Modification of ${\\beta}-AlFeSi$ Intermetallic compound in AC2B Aluminum Alloy 원문보기

Melt super-heating which promotes shape modification of ${\beta}$ intermetallic compounds was conducted to improve mechanical properties of recycled AC2B aluminum alloy. Modification of needle-shape ${\beta}$ intermetallic compounds was effective for the specimens of AC2B aluminum alloys containing 0.85wt.% Fe by melt super-heating, in which the melts had been held at $850^{\circ}C$ or $950^{\circ}C$ for 30 minutes respectively. Owing to the modification of needle-shape of ${\beta}$ intermetallic compounds by melt superheating of the alloy with containing 0.85wt.% Fe to $950^{\circ}C$, increases in elongation and tensile strength were prominent to be more than double and 55% respectively in comparison with the melt heated to $740^{\circ}C$. Moreover, modification of needle-shape ${\beta}$ intermetallic compounds in the alloy containing O.85wt.% Fe by $950^{\circ}C$ melt super-heating led to 48% improvement of the value of impact absorbed energy as compared with the melt heated to $740^{\circ}C$.

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문제 정의

특히 Mg과 F©불순물 등은 戸알루미나를 안정화시키는 역할을 하는 것으로 알려져 있다. 따라서 침상의 "상을 a상으로 형상개량시키기 위해서는 가능한 한 0상 결정핵이 생성되지 못하도록 고온용해에 의해。-알루미나를 형성시키고, 용탕에 Mg과 Fe 등의 불순물농도를 낮추어야 한다'

다음으로 침상의 취약한 0상 형성을 용탕 응고 시의 냉각곡선 분석으로부터 고찰해 본다. 실험에 사용된 본 시료는 냉각과 함께 액상선온도, 0상 정출온도, Si 공정온도, Cu 공정온도를 거치면서 응고한다.
본 연구에서는 재활용 알루미늄합금의 기계적특성 향상을 목적으로, Fe함유 Al-Si-Cu합금을 대상으로 고온용해방법에 의한 침상 £상의 형상개량과 이에 따른 인장특성과 충격흡수 에너지 향상효과를 평가하였다.

제안 방법

8상의 형상 개량효과를 측정하기 위한 月상의 길이는 500배율의 광학현미경으로 5군데 부위를 화상해석프로그램으로 자료화하였다 .
Fe가 다량 함유된 AC₂B합금의 기계적 특성 향상을 위해 고온용해 방법으로 Fe함유 금속간 화합물 /3상의 형상 개량화 실험을 통하여 다음의 결과를 얻었다.
Fig. 1과 같이 시편과 햄머의 충격시 발생된 하중을 계측한 하중项】간곡선으로부터 총흡수 에너지(耳), 균열발생 에너지(身) 및 균열전파 에너지(斗)를 평가하였다.
3은 본 실험에 사용된 시료의 열분석 결과이다. 각각 740, 850, 950*C로 용해한 시료를 0.13°C/s 냉각속도로 유지시킨 시료의 냉각곡선을 측정한 것이다. 용탕의 Fe함량이 낮은 O.
또한, 각 온도에서 고온용해된 시료의 충격파단면을 주사전자 현미경 (SEM)으로 관찰하여 0상의 형상개량효과와 파단면 형상변화를 충격흡수 에너지와의 상관관계로 조사하였다.
분석으로부터 고찰해 본다. 실험에 사용된 본 시료는 냉각과 함께 액상선온도, 0상 정출온도, Si 공정온도, Cu 공정온도를 거치면서 응고한다. 이 과정에서 0상 정출온도가 저하되어 Si공정온도에 근접될수록 #상 성장은 어렵게 된다.
용탕의 과열정도에 따른 침상 Fe 금속간 화합물의 형상개량 효과를 조사하기 위하여 Fe조성과 용해온도가 각각 상이한 용탕을 사형주조한 시료의 조직을 비교하였다.
용해작업은 혹연도가니를 사용한 실리코니트 발열체 전기로에서 행하였으며, 잉고트 용락이 일어나는 온도에서 플럭스를 도포하고 용해온도를 각각 740, 850, 95(TC로 변화시켜 30분간 유지한 후, 탈가스 처리를 하였다. 탈가스 처리 후 74CTC에서 용탕을 진정 시켜 사형 몰드(H₅₉XL240XW73Xt20mm)에 주입하였다.
인장실험을 행하였다. 인장시편은 평행부 직경 12.5 mm, 표점거 리 50 mm의 봉상으로 제 작하였으며 , 인스트론형 시험기에서 크로스헤드 속도 1 mm/min의 변형속도로 상온에서 인장하고, 인장강도와 연신율을 측정하였다.
충격파괴가 일어나는 동안 침상의 화합물이 시료의 파괴거동에 미치는 영향을 파악하기 위해서 파단면에 수직한 단면을 조사하였다.
침상의 Fe 금속간 화합물 개량화 효과를 평가하기 위하여 인장실험을 행하였다. 인장시편은 평행부 직경 12.
침상의 Fe 금속간 화합물 개량화 효과를 평가하기 위하여 충격실험을 행하였다. 충격시편은 표준 Charpy 형상이며, 용량 98Joule의 CAI(Computer Aided In strumentation) 중격시험기 [11, 12}를 사용하여 상온에서 실험하였다.
형상비가 큰 침상 # 금속간 화합물의 형상개량으로 기계적특성 향상을 위해 시료를 각각 740, 850, 95CTC로 용해하였다.

대상 데이터

본 실험에 사용된 재료는 아공정 Al-Si-Cu합금으로 AC₂B합금에 해당되며, 실제 화학조성은 Table 1과 같다. 알루미늄 재활용시 혼입되는 Fe의 영향을 조사하기 위하여 AC₂B합금에 0.
충격실험을 행하였다. 충격시편은 표준 Charpy 형상이며, 용량 98Joule의 CAI(Computer Aided In strumentation) 중격시험기 [11, 12}를 사용하여 상온에서 실험하였다.

성능/효과

85wt.% 시편에서 매우 효과적이었다.
85wt.% 시편을 85CTC와 95CTC에서 각각 30분 유지한 고온용해 시료는 740°C 용해, 주입 시료와 비교하여 연신율은 30%, 110% 증가되었으며, 인장강도는 11%, 20% 증가되었다.
33wt.% 시편을 85(TC와 950。(2에서 각각 30분 유지한 고온용해 시료는 740°C 용해주입 시료와 비교하여 연신율 변화에는 영향을 나타내지 않았으나, 인장강도는 각각 4%, 6% 증가되었다.
85wt.% Fe 시료를 950。0에서 고온용해한 시료의 Charpy 흡수에너지 값이 740°C 용해시료의 흡수에너지 값보다 50% 정도 높게 나타났다.
1. Fe함유 Al-Si-Cu합금을 850, C와 950, C, 30분 유지한 고온용해는 Fe함유 금속간 화합물 0상 형상개량에 유효하였으며, 특히 Fe함량 0.85wt.% 시편에서 매우 효과적이었다.
5. Fe함량 O.85wt, % 시편을 850吃와 950°C에서 각각 30분 유지한 고온용해 시료는 740°C 용해, 주입시료와 비교하여 Charpy 충격시험에서 주로 균열전파에너지耳)의 중가로, 총 흡수에너지 (E)가 31%, 48% 중가되었다. 한편, 고온용해에 의한 균열발생 에너지 (耳) 변화는 미약하였다.
Photo 4는 상기 시료들의 Charpy 파단면 사진으로, 고온용해의 온도가 증가함에 따라 벽개파괴 (Cleavage Fracture) 양상을 나타내는 부분의 면적이 감소하고 연성파괴 (Dimple Fracture) 부분이 중가되어 Charpy 흡수에너지 값이 증가되는 것을 확인할 수 있었다.

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