[논문]이속압연에 의해 가공된 Cu-Ni-Si 합금의 미세 조직 및 기계적 성질

이성희; 한승전

doi:10.3740/mrsk.2016.26.1.8

이속압연에 의해 가공된 Cu-Ni-Si 합금의 미세 조직 및 기계적 성질
Microstructure and Mechanical Properties of Cu-Ni-Si Alloy Deformed by Differential Speed Rolling 원문보기

한국재료학회지 = Korean journal of materials research, v.26 no.1, 2016년, pp.8 - 12

이성희 (국립목포대학교 신소재공학과) , 한승전 (재료연구소 실용화연구단)

Abstract ▼ AI-Helper

Effects of conventional rolling(CR) and differential speed rolling(DSR) on the microstructure and mechanical properties of Cu-Ni-Si alloy were investigated in detail. The copper alloy with thickness of 3 mm was rolled to 50 % reduction at ambient temperature without lubricant with a differential speed ratio of 2:1. The conventional rolling in which the rolling speed of upper and lower rolls is identical was performed under identical rolling conditions. The shear strain introduced by the CR showed positive values at positions of upper roll side and negative values at positions of lower roll side. However, it showed zero or positive values at all positions for the samples rolled by the DSR. The microstrucure and texture development of the as-rolled copper alloy did not show any significant difference between CR and DSR. The tensile strength of the DSR processed specimen was larger than that of the CR processed specimen. The effects of rolling methods on the microstructure and mechanical properties of the as-rolled copper alloy are discussed in terms of the shear strain.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

^9,10) 이와 같은 이속압연의 효과는 재료의 종류 뿐 아니라 합금성분에 따라서도 그 정도가 다르게 나타날 것으로 예상된다. 따라서 본 연구에서는 새롭게 합금설계한 Cu-Ni-Si계 동합금에 이속압연을 적용하여 압연 후의 미세조직 및 기계적 특성을 조사하였으며, 종래(동속)의 압연법에 의해 얻어진 결과와 비교하고 고찰하였다.

제안 방법

압연 전 및 압연 후의 시편에 대하여 광학현미경(Optical Microscopy)에 의한 조직관찰과 EBSD(Electron Back Scattering Diffraction)측정을 실시하였다. 조직관찰은 시편을 횡단면(TD면)에서 판재 절단기로 잘라내어 연마 후 (NH₄)₂S₂O₈의 10 % 수용액에서 화학부식한 후 관찰하였다.
이속압연에 의해 가공된 Cu-Ni-Si 합금의 미세조직 및 기계적 성질을 조사하여 동속압연재료와 비교한 결과 다음과 같은 결론을 얻었다.

대상 데이터

본 연구에 사용된 동합금은 새롭게 합금설계하여 만든 Cu-3.0Ni-0.7Si합금이다. 출발재료는 두께 3 mm, 폭 25 mm, 길이 300 mm인 열간압연 판재이다.
7Si합금이다. 출발재료는 두께 3 mm, 폭 25 mm, 길이 300 mm인 열간압연 판재이다. 사용된 압연기는 상부롤과 하부롤의 주속을 다르게 제어할 수 있는, 롤 직경이 130 mm인 이속압연기였으며, 압연은 압하율을 50 %로 하여 상온 무윤활 조건에서 실시하였다.

데이터처리

EBSD측정의 경우, 판재의 폭 중앙부에서 TD면에 평행하게 압연방향으로 시편을 얇게 잘라서, mP₂O₅·nH₂O : H₂O = 1:3 용액속에서 액체온도 0 ℃, 전압 5 V의 조건에서, twin jet 전해연마에 의해 경면 가공 후 EBSD 측정을 하였다. FE-SEM/EBSD 측정은, Philips XL30s FEG-SEM 내에서 가속전압 20 kV의 조건하에 Tex SEM Laboratory(TSL)사의 EBSD 해석 프로그램 TSL OIM Date Collection ver.3.5를 이용하여 실시하였다. EBSD 데이터 해석은 TSL OIM Analysis ver.

성능/효과

1) 동속압연재료에서의 전단변형량의 값은 상부롤 측 부위에서는 양의 값을 나타내지만 하부롤 측 부위에서는 0 또는 음의 값을 나타내고, 중앙 부위에서는 0을 나타내었으나, 이속압연재료의 경우에는 모든 위치에서 0 또는 양의 전단변형량을 나타내었으며 그 크기는 그리 크지 않았다.
2) 동속, 이속압연재료 모두에서 두께 방향의 모든 부위에서 전형적인 압연집합조직이 주로 발달하였으며 이것은 전단변형이 효과적으로 도입되지 않은 결과이다.
3) 동속, 이속압연재료 모두 두께방향으로 다소 불균일한 경도분포를 나타내었고, 경도의 평균값은 동속재료에 비해 이속재료에서 다소 큰 값을 나타내었다.
4) 인장강도 또한 동속에 비해 이속압연재료에서 다소 큰 값을 나타내었다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	무산소동에 이속압연을 적용하였을 때 이속압연의 장점은?	5) 그러므로 최근 동 및 동합금의 미세조직 및 집합조직 제어를 목적으로 이속압연을 적용한 사례가 많이 보고되고 있다.6-9) 본 연구팀에서도 이전 연구에서 무산소동에 이속압연을 적용하여 이속압연이 동속압연에 비해 균일 석출물 형성에 유리한 균일변형량 도입에 매우 효과적임과,6) 이와 같은 이속압연의 효과는 어닐링 후에도 확연히 나타남을 입증하였다.7) 또한 일반 상용 동합금으로 많이 사용되고 있는 C194(Cu-Fe-P)합금에도 이속압연을 적용하여 미세조직 및 기계적 특성에 미치는 이속압연의 효과를 조사한 바 있다.
	이속압연이란?	비대칭압연의 일종인 이속압연(Differential Speed Rolling, DSR)1-3)은 동속압연(Conventional Rolling, CR)에서는 두께 표면부위에만 도입되는 전단변형을 내부까지 도입시킬 수 있으므로 두께 방향으로 균일한 변형을 부가하는 데에 매우 유리한 가공법이라 할 수 있다. 또한, 압연롤과 재료사이의 마찰계수가 큰 조건의 일반 압연에서 재료 표면부위에만 도입되는 전단집합조직의 한 성분인 <111>//ND를 재료 전체에 도입하여 성형성 향상에 기여할 뿐 아니라,4) cube texture를 갖지 않게 되어 굽힘 특 성 향상에도 효과가 있다고 알려져 있다.
	일반 압연과 비교하여 이속압연을 사용할 때 재료에 미치는 영향은?	비대칭압연의 일종인 이속압연(Differential Speed Rolling, DSR)1-3)은 동속압연(Conventional Rolling, CR)에서는 두께 표면부위에만 도입되는 전단변형을 내부까지 도입시킬 수 있으므로 두께 방향으로 균일한 변형을 부가하는 데에 매우 유리한 가공법이라 할 수 있다. 또한, 압연롤과 재료사이의 마찰계수가 큰 조건의 일반 압연에서 재료 표면부위에만 도입되는 전단집합조직의 한 성분인 <111>//ND를 재료 전체에 도입하여 성형성 향상에 기여할 뿐 아니라,4) cube texture를 갖지 않게 되어 굽힘 특 성 향상에도 효과가 있다고 알려져 있다.5) 그러므로 최근 동 및 동합금의 미세조직 및 집합조직 제어를 목적으로 이속압연을 적용한 사례가 많이 보고되고 있다.

참고문헌 (10)

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S. H. Lee, J. Y. Lim, D. J. Yoon, K. Euh and S. Z. Han, Korean J. Mater. Res., 21, 15 (2011).

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S. H. Lee, Korean J. Mater. Res., 22, 581 (2012).

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