[논문]마그네슘합금의 초소성 특성과 응용

심재동; 변지영

doi:10.3740/mrsk.2017.27.1.53

[국내논문] 마그네슘합금의 초소성 특성과 응용
Superplasticity of Magnesium Alloys and SPF Applications 원문보기

한국재료학회지 = Korean journal of materials research, v.27 no.1, 2017년, pp.53 - 61

Abstract ▼ AI-Helper

Magnesium alloys are of emerging interest in the automotive, aerospace and electronic industries due to their light weight, high specific strength, damping capacity, etc. However, practical applications are limited because magnesium alloys have poor formability at room temperature due to the lack of slip systems and the formation of basal texture, both of which characteristics are attributed to the hcp crystal structure. Fortunately, many magnesium alloys, even commercialized AZ or ZK series alloys, exhibit superplastic behavior and show very large tensile ductility, which means that these materials have potential application to superplastic forming (SPF) of magnesium alloy sheets. The SPF technique offers many advantages such as near net shaping, design flexibility, simple process and low die cost. Superplasticity occurs in materials having very small grain sizes of less than $10{\mu}m$ and these small grains in magnesium alloys can be achieved by thermomechanical treatment in conventional rolling or extrusion processes. Moreover, some coarse-grained magnesium alloys are reported to have superplasticity when grain refinement occurs through recrystallization during deformation in the initial stage. This report reviews the characteristics of superplastic magnesium alloys with high-strain rate and coarse grains. Finally, some examples of SPF application are suggested.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

최근 이를 위한 연구개발이 활발히 전개되고 있다. 본 보고에서는 금속재료의 초소성 기구를 개관하고, 각종 Mg합금의 초소성 특성, 높은 변형속도와 조대한 결정립에서 초소성이 발현되는 Mg합금 및 SPF의 응용 예에 대하여 소개한다.

가설 설정

30) 하부의 굵은 선과 같이 T1( d2)에서는 낮은 응력에서 초소성이 나타나지만 높은 응력에서는 통상적인 전위크리프로 전환된다.

성능/효과

29) AZ61합금에 금형압력 1.3GPa, 온도 473K에서 3회의 HPS를 적용한 결과에서는 450 nm의 초미세립이 얻어져 =3.3 × 10−4s−1~ 2.0 × 10−2s−1의 변형속도에서 350 % 이상의 초소성 현상이 보고되었다.

후속연구

Al합금이나 Ti합금에 비하여 Mg합금의 SPF는 실용화가 지체되고 있으나 최근 일본의 NIPPI사는 Mg합금 압출재에 초소성을 부여하여 복잡한 형상으로 성형하는 SPF법을 개발하고 무인기 동체의 구조부품을 제조 하는 데 성공하였다.⁵⁰⁾ 이와 같이 Mg합금의 SPF는 부가가치가 높은 제품을 중심으로 실용기술로서 응용이 진행될 것으로 예상된다.
Mg합금에도 실험적으로 적용되어 성형성이 실증되고 있으며 SPF법으로 제조한 무인비행기의 동체부품이 실용되고 있다. 앞으로 Mg합금의 초소성 성형은 부가가치가 높은 구조부품의 제조방법으로서 실용화가 진행될 것으로 전망된다.
전술한 바와 같이 AZ계열이나 ZK계열의 상용 Mg합금에서도 수백%의 초소성 연신을 보이며 1 × 10−2s−1의 빠른 변형속도와 수십μm의 조대한 결정립에서도 초소성 특성이 발현되므로 초소성 성형(SPF)의 응용이 기대된다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	마그네슘(Mg) 합금의 단점은?	마그네슘(Mg) 합금은 경량성, 진동흡수성, 전자파 차폐성, 기계절삭성 등과 같은 특성이 우수하여 자동차, 항공기, 전자·통신기기, 스포츠 용품 등에서 수요가 증가하고 있고 최근에는 임플란트용 생체재료도 개발되고 있다. 그러나 Mg는 조밀6방정(hcp) 결정구조를 가지므로 상온에서 작동하는 슬립계가 밑면슬립에 한정되어 연성이 낮아 상온가공이 어렵다는 문제가 있다. 또 압연이나 압출가공 시에는 밑면이 가공 면에 평행하게 배열하는 밑면집합조직(basal texture)의 형성으로 슬립이 두께방향으로 일어나기 어렵기 때문에 소성이방성이 발생한다. 따라서 압연판재의 경우에는 신장성형성(stretch formability)이 불량하여 디프드로잉 성형이 곤란하다. Mg 합금의 성형성을 개선하는 방법으로는 RE(희토류 금속), Ca, Li 등을 첨가하는 고성형성 합금설계,1-3) 강소성 가공이나 가공열처리에 의한 결정립 미세화,4-7) 집합조직의 완화를 위한 특수압연법8-10)등이 제안되고 있다.
	SPF의 장점은?	Mg합금의 수요증대와 함께 성형성 문제에 대한 대책으로서 초소성 성형(SPF, superplastic forming)이 주목되고 있다. SPF를 이용하면 복잡한 형상의 부품도 최종제품에 가까운 실형상 성형(near net shape forming)이 가능하므로 난가공성 문제의 해결에 더하여 공정단축과 재료절약에 의한 비용절감을 기대할 수 있다. 초소성이란 다결정재료의 일축인장에서 변형응력이 변형속도에 크게 의존하여 국부수축(necking)이 일어나지 않고 수 백% 이상의 균일한 연신율을 나타내는 현상을 말한다.
	초소성이란?	SPF를 이용하면 복잡한 형상의 부품도 최종제품에 가까운 실형상 성형(near net shape forming)이 가능하므로 난가공성 문제의 해결에 더하여 공정단축과 재료절약에 의한 비용절감을 기대할 수 있다. 초소성이란 다결정재료의 일축인장에서 변형응력이 변형속도에 크게 의존하여 국부수축(necking)이 일어나지 않고 수 백% 이상의 균일한 연신율을 나타내는 현상을 말한다. 일반적으로 일축인장에서 200 % 이상을 초소성 연신으로 지칭하기도 하지만 점성활주(viscous glide)에 의한 고온 크리프의 경우에도 200~300 %의 연신이 나타나므로 T.

참고문헌 (50)

I.-H. Jung, M. Sanjari, J. Kim and S. Yue, Scr. Mater., 102, 1 (2015).

상세보기
C. Li, H. Sun, X. Li, J. Zhang, W. Fang and Z-Y Tan, J. Alloys Compd., 652, 122 (2015).

상세보기
Y.-H. KIM and H.-T. Son, Trans. Nonferrous. Met. Soc. China, 26, 703 (2016).
J. Suh, J. Victoria-Hernandez, D. Letzig, R. Golle, S. Yi, J. Bohlen and W. Volk, J. Mater. Process. Technol., 217, 286 (2015).

상세보기
X. Huang, K. Suzuki, Y. Chino and M. Mabuchi, J. Alloys Compd., 509, 7579 (2011).

상세보기
X. Huang, K. Suzuki, Y. Chino and M. Mabuchi, J. Alloys Compd., 632, 94 (2015).

상세보기
L. Zhang, W. Chen, W. Zhang, W. Wang and E. Wang, J. Mater. Process. Technol., 237, 65 (2016).

상세보기
X. Huang, K. Suzuki, A. Watazu, I. Shigematsu and N. Saito, J. Alloy Compd. 470, 263 (2009).

상세보기
S. Pan, Y. Xin, G. Huang, Q. Li, F. Guo and Q. Liu, Mater. Sci. Eng. A, 653, 93 (2016).

상세보기
Y. Chino, K. Sassa, A. Kamiyaa and M. Mabuchi, Mater. Sci. Eng. A, 441, 349 (2016).
M. Kawasaki, R. B. Figueiredo and T. G. Langdon, Adv. Eng. Mater., 18, 127 (2016).

상세보기
A. Karim, D. L. Holt and W. A. Backfen, Trans. Metall. Soc. AIME, 245, 2421 (1969).
H. K. Lin, J. C. Huang, T. G. Langdon. Mater. Sci. Eng. A, 402, 250 (2005).

상세보기
R. B. Figueiredo and T. G. Langdon, J. Mater. Sci., 45, 4827 (2010).

상세보기
R. Lapovok, Y. Estrin, M. V. Popov and T. G. Langdon, Adv. Eng. Mater., 10, 429 (2008).

상세보기
Y. Miyahara, Z. Horita and T. G. Langdon, Mater. Sci. Eng. A, 420, 240 (2006).

상세보기
Y. Yoshida, K. Arai, S. Itoh, S. Kamado and Y. Kojima, Mater. Trans., 45, 2537 (2004).

상세보기
R. B. Figueiredo and T. G. Langdon, Adv. Eng. Mater., 10, 37 (2008).

상세보기
R. Lapovok, R. Cottam, P. F. Thomson and Y. Estrin, J. Mater. Res., 20, 1375 (2005).

상세보기
T. G. Langon, Metall. Mater. Trans. A, 13, 689 (1982).

상세보기
H. Watanabe, T. Mukai, K. Ishikawa, Y. Okada, M. Kohzu and K. Higashi, J. Jpn. Inst. Light Met. (in Japan), 49, 401 (1999).

상세보기
Edited by G. Guiliano, "Superplastic Forming Advanced Metallic Materials : Methods and Applications", pp. 20-22, Woodhead Pub. Oxford UK, (2011).
R. B. Figueiredo, S. Terzi and G. Langdon, Acta Mater., 58, 5737 (2010).

상세보기
R. Alizadeh, R. Mahmudi, A. H. W. Ngan, Y. Huang and T. G. Langdon, Mater. Sci. Eng. A, 651, 786 (2016).

상세보기
Y. Harai, M. Kai, K. Kaneko, Z. Horita and T. G. Langdon, Mater. Trans., 49, 76 (2008).

상세보기
S. A. Torbati-Sarraf and T. G. Langdon, Adv. Mater. Res., 922, 767 (2014).

상세보기
A. S. J. Al-Zubaydi, Mater. Sci. Eng. A, 637, 1 (2015).

상세보기
O. B. Kulyasova, R. K. Islamgaliev, A. R. Kil'mametov and R. Z. Valiev, Phys. Met. Metall., 101, 585 (2006).

상세보기
T. Masuda, K. Fujimitsu, Y. Takizawa and Z. Horita, J. Jpn Inst. Met. Mater. (in Japanese), 80, 128 (2016).
R. B. Figueiredoa and T. G. Langdona, Scr. Mater., 61, 84 (2009).

상세보기
H. Watanabe, T. Mukai, K. Ishikawa, T. Mohri, M. Mabuchi and K. Hihashi, Mater. Trans., 42, 157 (2001).

상세보기
G. Cao, D. Zhang, F. Chai, W. Zhang and C. Qiu, Adv. Eng. Mater., 28, 312 (2016).

상세보기
Q. Yang, B. L. Xiao, Z. Y. Ma and R. S. Chen, Scr. Mater., 65, 335 (2011).

상세보기
Q. Yang, B. L. Xiao, Q. Zhang, M. Y. Zheng and Z. Y. Ma, Scr. Mater., 69, 801 (2013).

상세보기
G. Garces, M. Maeso, P. Perez and P. Adeva, Mater. Sci. Eng. A, 462, 127 (2007).

상세보기
H. Watanabe, T. Mukai, K. Ishikawa, M. Mabuchi and K. Higashi, Mater. Sci. Eng. A, 497, 326 (2008).

상세보기
H. Watanabe, T. Mukai, K. Ishikawa, M. Mabuchi and K. Higashi, Mater. Sci. Eng. A, 307, 119 (2001).

상세보기
W. J. Kim, I. K. Moon and S. H. Han, Mater. Sci. Eng. A, 538, 374 (2012).

상세보기
X. Liu, G. Du, R. Wu, Z. Niu and M. Zhang, J. Alloys Compd., 509, 9558 (2011).

상세보기
W. J. Kim, S. W. Chung, C. W. An, J. Mater. Sci. Lett., 20, 1635 (2001).

상세보기
T. Mohri, M. Mabuchi, M. Nakamura, T. Asahina, H. Iwasaki, T. Aizawa, et al, Mater. Sci. Eng. A, 290, 139 (2000).

상세보기
L. Li, X. Zhang, Y. Deng and C. Tang, J. Alloys Compd., 485, 295 (2009).

상세보기
L. Li and X.-M. Zhang, Trans. Nonferrous Met. Soc. China, 21, 1491 (2011).

상세보기
J. L. Li, D. Wu, Q. B. Yang and R. S. Chen, J. Alloys Compd., 672, 27 (2016).

상세보기
X. Wu, Y. Liu, Scr. Mater., 46, 269 (2002).

상세보기
K. Lin, Z. Kang, Q. Fang and J. Zhang, Adv. Eng. Mater., 16, 381 (2014).

상세보기
Fadi K. Abu-Farha; Ph.D thesis, "Integrated Approach to the Superplastic forming of Magnesium Alloys", College of Eng., Univ. of Kentucky, (2007).
Industrial Technology Institute of Ibaraki Prefecture, Technical Report (in Japanese), No. 37, (2008).
W. J. Kim, J. D. Park and U. S. Yoon, J. Alloy Compd., 464, 197 (2008).

상세보기
Nippi Co. Ltd., Sokeizai (in Japanese), 53, 19 (2012).

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].

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