[논문]ARB공정에 따른 초미세립 AA1050/AA6061 복합알루미늄 합금 판재의 미세조직 발달

이성희

doi:10.3740/mrsk.2013.23.1.041

Abstract ▼ AI-Helper

The microstructural evolution of AA1050/AA6061 complex aluminum alloy, which is fabricated using an accumulative roll-bonding (ARB) process, with the proceeding of ARB, was investigated by electron back scatter diffraction (EBSD) analysis. The specimen after one cycle exhibited a deformed structure ...

The microstructural evolution of AA1050/AA6061 complex aluminum alloy, which is fabricated using an accumulative roll-bonding (ARB) process, with the proceeding of ARB, was investigated by electron back scatter diffraction (EBSD) analysis. The specimen after one cycle exhibited a deformed structure in which the grains were elongated to the rolling direction for all regions in the thickness direction. With the proceeding of the ARB, the grain became finer; the average grain size of the as received material was $45{\mu}m$; however, it became $6.3{\mu}m$ after one cycle, $1.5{\mu}m$ after three cycles, and $0.95{\mu}m$ after five cycles. The deviation of the grain size distribution of the ARB processed specimens decreased with increasing number of ARB cycles. The volume fraction of the high angle grain boundary also increased with the number of ARB cycles; it was 43.7% after one cycle, 62.7% after three cycles, and 65.6% after five cycles. On the other hand, the texture development was different depending on the regions and the materials. A shear texture component {001} mainly developed in the surface region, while the rolling texture components {011} and {112} developed in the other regions. The difference of the texture between AA1050 and AA6061 was most obvious in the surface region; {001} component mainly developed in AA1050 and {111} component in AA6061.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

또한, 동종이합금 ARB의 경우, ARB에 따른 미세조직 및 집합조직의 형성과정이 기존의 경우와 상이할 가능성이 크다. 따라서 본 연구에서는 AA1050과 AA6061를 사용한 ARB공정에서, ARB공정에 따른 부위별 미세조직 및 집합조직의 발달과정을 Electron Back Scattering Diffraction(EBSD)측정을 통하여 비교적 상세히 분석하였다.

제안 방법

ARB후의 복합알루미늄 판재에 대하여 EBSD측정을 통한 미세조직 분석을 실시하였다. EBSD 측정의 경우, 판재의 폭 중앙부에서 종단면(TD면)에 평행하게 압연방향으로 시편을 얇게 잘라서, 30 vol%HNO₃+ 70 vol%CH₃OH 용액속에서 액체온도 −15 ℃, 전압 20 V의 조건에서, twinjet 전해연마에 의해 경면으로 한 다음 EBSD 측정을 실시하였다. 판재 두께 방향으로의 EBSD 측정은 Fig.
즉, 본 EBSD 측정에서는 2°~15°의방위차를 가지는 결정립계를 저경각입계(low angle grain boundary), 방위차 15°이상의 결정립계를 고경각입계(high angle grain boundary)라고 한다. 얻어진 EBSD 해석으로부터 평균입경, 대각입계의 비율, 결정립계의 평균방위차 각도 등의 미세조직 인자를 정량적으로 구하였다.

대상 데이터

본 연구에서 ARB공정을 위해 사용된 알루미늄합금(출발재료)은 두께 1 mm, 폭 30 mm, 길이 300 mm의 AA1050의 순알루미늄과 두께 2 mm, 폭 30 mm, 길이 300 mm의 AA6061(Al-Mg-Si합금)판재이다. 두 알루미늄합금의 화학조성을 Table 1에 나타내었다.

성능/효과

다만, AA1050, AA6061 별로 다소 다른 성분의 집합조직이 발달하였다. 넷째, 결정립계의 방위차 각도가 15 o 이상인 고경각입계의 체적분율은 1c후에 43.7 %, 3c후에 62.7 %, 5c후에 65.6 %로 점진적으로 증가하였다.
첫째, ARB싸이클 수가 증가함에 따라 두께방향의 미세조직의 불균일성이 사라지고 비교적 균일한 조직을 형성하는 경향이 있다. 둘째, ARB싸이클 수가 증가함에 따라 결정립미세화가 촉진되어 초기재료의 평균입경이 45 μm이었던 것이 1c후에 6.3 μm, 3c후에 1.5 μm, 5c후에는 0.95 μm이 되었다. 셋째, 집합조직은 ARB싸이클 수에 따라 다소 차이는 있으나 표면부위는 전단집합조직, 중앙부위와 센터부위는 압연집합조직이 주로 발달하였다.
95 μm이 되었다. 셋째, 집합조직은 ARB싸이클 수에 따라 다소 차이는 있으나 표면부위는 전단집합조직, 중앙부위와 센터부위는 압연집합조직이 주로 발달하였다. 다만, AA1050, AA6061 별로 다소 다른 성분의 집합조직이 발달하였다.
ARB법에 따른 AA1050/AA6061 층상복합알루미늄합금의 미세조직 변화를 조사한 결과 다음과 같이 요약할 수있다. 첫째, ARB싸이클 수가 증가함에 따라 두께방향의 미세조직의 불균일성이 사라지고 비교적 균일한 조직을 형성하는 경향이 있다. 둘째, ARB싸이클 수가 증가함에 따라 결정립미세화가 촉진되어 초기재료의 평균입경이 45 μm이었던 것이 1c후에 6.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	반복겹침접합압연법은 어떠한 특징을 가지는가?	결정립초미세화를 위한 강소성가공법 중의 하나인 반복겹침접합압연(Accumulative Roll Bonding, ARB)법은 다른 큰 장치 없이 종래의 압연기술을 활용할 수 있으 므로 판상의 대형 벌크재료에의 적용에 가장 적합한 프로세스로 알려져 있다. 1-10) 일반적으로 ARB법은 동일한 재료의 판재를 표면처리 후에 2매 적층하여 압하율 50 % 의 접합압연을 행하고, 길이를 2등분하여 동일한 공정을 반복하는 방법으로 행해진다.
	반복겹침접합압연법은 어떠한 공정을 통해 수행되는가?	결정립초미세화를 위한 강소성가공법 중의 하나인 반복겹침접합압연(Accumulative Roll Bonding, ARB)법은 다른 큰 장치 없이 종래의 압연기술을 활용할 수 있으 므로 판상의 대형 벌크재료에의 적용에 가장 적합한 프로세스로 알려져 있다. 1-10) 일반적으로 ARB법은 동일한 재료의 판재를 표면처리 후에 2매 적층하여 압하율 50 % 의 접합압연을 행하고, 길이를 2등분하여 동일한 공정을 반복하는 방법으로 행해진다. 그러나 최근에는 종래의 ARB법을 응용한 다층겹침 ARB법, 11) 이종금속 ARB법, 12) 동(同)종이(異)합금 ARB 13,14) 등에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다.
	동(同)종이(異)합금 ARB법이란 무엇인가?	여기서 이종금속 ARB법은 다른 종류의 금속을 사용한 ARB법을 말하며, 이 방법은 초미 세결정립 조직을 가진 층상복합재료의 제조가 가능하며 그로 인해 다양한 특성을 발현시킬 수 있다는 장점이 있다. 또한, 동(同)종이(異)합금 ARB법이란 같은 금속이지만 합금 종류가 다른 금속들을 ARB법에 적용하여 다양한 조직과 기계적 특성을 가진 복합금속을 창제하는 방법을 말한다. 본 연구그룹은 지난 연구들을 통해, AA1050 과 AA5052의 조합 13,14) 의 ARB를 통해 다양한 조직의 층상복합알루미늄합금의 제조가 가능함을 보고한 바 있다.

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