[논문]열처리한 Mg-Nd 합금의 진동감쇠능

전중환

doi:10.12656/jksht.2013.26.4.185

열처리한 Mg-Nd 합금의 진동감쇠능
Damping Capacity of Heat-Treated Mg-Nd Alloy 원문보기

열처리공학회지 = Journal of the Korean society for heat treatment, v.26 no.4, 2013년, pp.185 - 190

Abstract ▼ AI-Helper

Influence of solution treatment (T4) and peak-aging (T6) on damping capacity was investigated in permanent-mold cast Mg-3%Nd alloy. In as-cast state, the microstructure was characterized by eutectic $Mg_{12}Nd$ intermetallic phase network in the intergranular region. T4 treatment resulted in a dissolution of the eutectic particles, but small amount of the particles still remained in the microstructure. After T6 treatment, nano-sized ${\beta}^{\prime}(Mg_{12}Nd)$ particles were precipitated within the matrix. T4 microstructure showed higher damping capacity than as-cast and T6 ones. In view of the microstructural features, this may well be associated with the dissolution of second-phase particles which play a role in pinning the dislocations acting as a damping source.

주제어

AI 본문요약
AI-Helper

* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.

문제 정의

지금까지 Mg-RE계 합금에 대한 연구는 많이 진행되었지만, 대부분 열처리에 따른 미세조직 변화[7, 8], 인장 특성[9, 10], 내열성[11, 12], 내식성[13]에 대한 것으로 Mg의 중요한 기계적 특성 중 하나인 진동감쇠능(damping capacity)에 대해서는 보고된 것이 거의 없다. 따라서, 본 연구에서는 RE계 원소 중 Mg에서의 고용도(solid solubility)가 비교적 높은 Nd를 첨가한 Mg-3%Nd 합금을 대상으로 주조상태, 용체화처리 상태(T4), 피크 시효 상태(T6)에서의 진동감쇠능을 조사하고, 이를 미세조직의 특징과 연관지어 고찰하였다.

제안 방법

%로 확인되었다. 열처리에 따른 미세조직의 변화는 광학현미경(OM), 주사전자현미경(SEM), 투과전자현미경(TEM)을 이용해 분석하였다. 진동감쇠특성은 길이 35 mm, 폭 12 mm, 두께 3 mm의 시편을 DMA(dynamic mechanical analyzer)를 이용하여 상온에서 1 Hz의 주파수로 진동하는 single cantilever 방식으로 측정하였으며, 1 × 10⁻⁶~6 ×10⁻⁴의 구간에서 변형진폭(strain amplitude)을 증가 시키면서 tan φ 값을 도출하였다.
중력주조한 Mg-3%Nd 합금에서 주조, T4 및 T6 처리에 따른 진동감쇠능의 변화를 조사하고 전위형 진동감쇠기구(G-L 모델)에 근거하여 해석하였다. Mg-3%Nd 합금은 T4 처리 후 상대적으로 가장 높은 진동감쇠능을 나타내었으며, T6 처리 후에는 진동감쇠능이 저하되었다.
열처리에 따른 미세조직의 변화는 광학현미경(OM), 주사전자현미경(SEM), 투과전자현미경(TEM)을 이용해 분석하였다. 진동감쇠특성은 길이 35 mm, 폭 12 mm, 두께 3 mm의 시편을 DMA(dynamic mechanical analyzer)를 이용하여 상온에서 1 Hz의 주파수로 진동하는 single cantilever 방식으로 측정하였으며, 1 × 10⁻⁶~6 ×10⁻⁴의 구간에서 변형진폭(strain amplitude)을 증가 시키면서 tan φ 값을 도출하였다. 여기서 tan φ는진동감쇠능을 나타내는 단위 중의 하나로 손실지수 (loss factor)라고 불리며, φ는 가해진 응력과 변형 사이의 phase lag에 해당한다[16].

대상 데이터

본 연구에서 사용한 Mg-3%Nd 합금은 각각 시효반응성[14]과 조직 미세화[15]에 효과가 있는 Zn와 Zr을 미량 첨가하여 제조되었으며, 99.9%Mg, 99.0%Nd, 99.99%Zn, Mg-15%Zr 모합금을 목적 조성으로 평량한 후 전기저항로를 이용하여 대기 중(SF₆+ CO₂) 보호성 분위기하에서 용해한 다음 700 ^o C로 유지된 용탕을 금형에 중력주조하였다. 주조된 잉곳트를 가공하여 미세조직 관찰과 경도시험, 진동 감쇠능 측정에 필요한 시편들을 마련하였다.
모든 시편은 540^o C에서 8시간 열처리한 후 80^o C의 물에 급냉하는 용체화처리를 하고 다시 250^o C에서 10시간까지 열처리한 후 공냉하는 시효처리를 실행하였다. 제조된 합금의 화학조성은 유도결합 플라즈마(ICP)를 이용하여 분석하였으며, 본 연구에 사용된 합금의 성분은 Nd이 2.7 wt.%, Zn가 0.4 wt.%, Zr이 0.3 wt.%로 확인되었다. 열처리에 따른 미세조직의 변화는 광학현미경(OM), 주사전자현미경(SEM), 투과전자현미경(TEM)을 이용해 분석하였다.
99%Zn, Mg-15%Zr 모합금을 목적 조성으로 평량한 후 전기저항로를 이용하여 대기 중(SF₆+ CO₂) 보호성 분위기하에서 용해한 다음 700 ^o C로 유지된 용탕을 금형에 중력주조하였다. 주조된 잉곳트를 가공하여 미세조직 관찰과 경도시험, 진동 감쇠능 측정에 필요한 시편들을 마련하였다. 모든 시편은 540^o C에서 8시간 열처리한 후 80^o C의 물에 급냉하는 용체화처리를 하고 다시 250^o C에서 10시간까지 열처리한 후 공냉하는 시효처리를 실행하였다.

성능/효과

중력주조한 Mg-3%Nd 합금에서 주조, T4 및 T6 처리에 따른 진동감쇠능의 변화를 조사하고 전위형 진동감쇠기구(G-L 모델)에 근거하여 해석하였다. Mg-3%Nd 합금은 T4 처리 후 상대적으로 가장 높은 진동감쇠능을 나타내었으며, T6 처리 후에는 진동감쇠능이 저하되었다. T4 처리 후 진폭-의존성 감쇠능(δ_H)의 증가는 진동감쇠원인 전위의 강한 고착점으로 작용하는 제 2상의 고용에 따른 강한 고착점 사이의 거리(L_N)의 증가가 주요 원인이며, T6 처리 후 δ_H값의 감소는 나노크기의 β' 석출물의 분포에 따른 L_N값의 감소에 기인한 것으로 판단된다.
Mg-3%Nd 합금은 T4 처리 후 상대적으로 가장 높은 진동감쇠능을 나타내었으며, T6 처리 후에는 진동감쇠능이 저하되었다. T4 처리 후 진폭-의존성 감쇠능(δ_H)의 증가는 진동감쇠원인 전위의 강한 고착점으로 작용하는 제 2상의 고용에 따른 강한 고착점 사이의 거리(L_N)의 증가가 주요 원인이며, T6 처리 후 δ_H값의 감소는 나노크기의 β' 석출물의 분포에 따른 L_N값의 감소에 기인한 것으로 판단된다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	Mg-3%Nd 합금에 T6 열처리 후에는 진동감쇠능이 어떻게 변하였는가?	중력주조한 Mg-3%Nd 합금에서 주조, T4 및 T6 처리에 따른 진동감쇠능의 변화를 조사하고 전위형 진동감쇠기구(G-L 모델)에 근거하여 해석하였다. Mg-3%Nd 합금은 T4 처리 후 상대적으로 가장 높은 진동감쇠능을 나타내었으며, T6 처리 후에는 진동감쇠능이 저하되었다. T4 처리 후 진폭-의존성 감쇠능(δH)의 증가는 진동감쇠원인 전위의 강한 고착점으로 작용하는 제 2상의 고용에 따른 강한 고착점 사이의 거리(LN)의 증가가 주요 원인이며, T6 처리 후 δH값의 감소는 나노크기의 β' 석출물의 분포에 따른 LN값의 감소에 기인한 것으로 판단된다.
	Mg-RE 합금에 들어가는 RE계 원소는?	마그네슘(Mg)-희토류(rare earth, RE) 합금은 널리 사용되고 있는 AM50, AM60, AZ91과 같은 Mg-Al계 합금에 비해 가격이 비싸고 주조성이 떨어지지만 우수한 강도와 내식성, 내열성으로 인해 자동차의 엔진/파워트레인 부품이나 항공기 기어박스 등극한 환경에서 작동하는 부품에 일부 적용되고 있다[1, 2]. Mg-RE 합금에 들어가는 RE계 원소에는 Y, Gd, Nd, Misch metal(MM, La + Ce + Nd + Pr)등이 있으며, 상기 원소들을 복합적으로 첨가하여 내열성을 높인 Elektron 21, WE43, WE54, AMSC1, MRI200 series 등이 상용 합금으로 개발되어 있다[3-5]. 이들은 낮은 주조성으로 인해 다이캐스팅 대신 사형주조나 중력주조로 제조되며, 기계적 특성을 극대화하기 위해 용체화처리 후 피크 시효(peakaging)로 구성된 T6 열처리를 반드시 해야 하는 열 처리형 합금이다.
	열 처리형 합금에 T6 열처리를 하면 어떻게 물성이 향상되는가?	이들은 낮은 주조성으로 인해 다이캐스팅 대신 사형주조나 중력주조로 제조되며, 기계적 특성을 극대화하기 위해 용체화처리 후 피크 시효(peakaging)로 구성된 T6 열처리를 반드시 해야 하는 열 처리형 합금이다. 주조 상태에서는 첨가된 RE 원소들이 결정립계 또는 덴드라이트 경계를 따라 조대한 Mg-RE 공정상을 형성하여 강도와 연성이 떨어지지만, T6 열처리를 통해 열적 안정성이 우수한 나노크기의 Mg-RE 석출상을 기지 내에 균일하게 분포시키면 상·고온 강도와 크립 저항성이 크게 향상된다[6]. 지금까지 Mg-RE계 합금에 대한 연구는 많이 진행되었지만, 대부분 열처리에 따른 미세조직 변화[7, 8], 인장 특성[9, 10], 내열성[11, 12], 내식성[13]에 대한 것으로 Mg의 중요한 기계적 특성 중 하나인 진동감쇠능(damping capacity)에 대해서는 보고된 것이 거의 없다.

참고문헌 (22)

J. Zhang, Z. Leng, M. Zhang, J. Meng and R, Wu : J. Alloys Compd., 509 (2011) 1069.

상세보기
M. Yang and F. Pan : Mater. Sci. Eng. A, 525 (2009) 112.

상세보기
M. Kannan, W. Diezel, C. Blawert, A. Atrens and P. Lyon : Mater. Sci. Eng. A, 480 (2008) 529.

상세보기
G. Riontino, M. Massazza, D. Lussana, P. Mengucci, G. Barucca and R. Ferragut : Mater. Sci. Eng. A, 494 (2008) 445.

상세보기
H. Beladi and M. R. Barnett : Mater. Sci. Eng. A, 452-453 (2007) 306.

상세보기
Y. Gao, H. Liu, R. Shi, N. Zhou, Z. Xu, Y. M. Zhu, J. F. Nie and Y. Wang : Acta Mater., 60 (2012) 4819.

상세보기
S. M. He, X. Q. Zeng, L. M. Peng, X. Gao, J. F. Nie and W. J. Ding : J. Alloys Compd., 421 (2006) 309.

상세보기
J. F. Nie and B. C. Muddle : Acta Mater., 48 (2000) 1691.

상세보기
S. M. Zhu and J. F. Nie : Scripta Mater., 50 (2004) 51.

상세보기
R. Xin, B. Song, K. Zeng, G. Huang and Q. Liu : Mater. Des., 34 (2012) 384.

상세보기
J. Yan, Y. Sun, F. Xue, S. Xue, Y. Xiao, W. Tao : Mater. Sci. Eng. A, 524 (2009) 102.

상세보기
S. M. Zhu, M. A. Gibson, M. A. Easton and J. F. Nie : Scripta Mater., 63 (2010) 698.

상세보기
X. Zhang, Z. Wang, G. Yuan and Y. Xue : Mater. Sci. Eng. B, 177 (2012) 1113.

상세보기
J. F. Jie, X. Gao and S. M. Zhu : Scripta Mater., 53 (2005) 1049.

상세보기
X. Y. Fang, D. Q. Yi, J. F. Nie, X. J. Zhang, B. Wang and L. R. Xiao : J. Alloys Compd., 470 (2009) 311.

상세보기
A. Riviere : J. Alloys Compd., 355 (2003) 201.

상세보기
Q. Peng, J. Wang, Y. Wu and L. Wang : Mater. Sci. Eng. A, 433 (2006) 133.

상세보기
S. Gorsse, C. R. Hutchinson, B. Chevalier and J. F. Nie : J. Alloys Compd., 392 (2005) 253.

상세보기
F. Penghuai, P. Liming, J. Haiyan, C. Jianwei and Z. Chunquan : Mater. Sci. Eng. A, 486 (2008) 183.

상세보기
A. Granato and K. Lucke : J. Appl. Phys., 27 (1956) 583.

상세보기
A. Granato and K. Lucke : J. Appl. Phys., 27 (1956) 789.

상세보기
Z. Zhang, X. Zeng and W. Ding : Mater. Sci. Eng. A, 392 (2005) 150.

상세보기

저자의 다른 논문 :

표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

내보내기 구분	파일저장 인쇄 메일전송
구성항목	기본정보 상세정보 관리번호, 논문명, 저널/프로시딩명, 저자 , 발행년, 권, 호, 시작페이지, 끝페이지, 발행기관 관리번호, 논문명, 대등논문명, 저자 , 저널/프로시딩명, 발행기관, 발행년, 발행언어, 권, 호, 시작페이지, 끝페이지, ISBN, ISSN, 주제분야, 키워드, 초록(한글), 초록(영문), 저자(소속기관)
저장형식	Text(ASCII format) Excel format RefWorks Direct Export RIS format (for Reference Manager, ProCite, EndNote), Scholar's Aids, Mendeley
메일정보	받는사람 (필수) @ 보내는사람 (선택) @ 제목 내용 KISTI 검색결과 이메일 서비스
안내	총 건의 자료가 검색되었습니다. 다운받으실 자료의 인덱스를 입력하세요. (1-10,000) 검색결과의 순서대로 최대 10,000건 까지 다운로드가 가능합니다. 데이타가 많을 경우 속도가 느려질 수 있습니다.(최대 2~3분 소요) 다운로드 파일은 UTF-8 형태로 저장됩니다. 파일의 내용이 제대로 보이지 않을실 때는 웹브라우저 상단의 보기 -> 인코딩 -> 자동선택 여부를 확인하십시오. ~ Text(ASCII format) Excel format

연합인증