[논문]주조 후 냉간 압연된 Al-6.5Mg-1.5Zn계 합금의 어닐링 특성

오성준; 이성희

doi:10.3740/mrsk.2018.28.9.534

Abstract ▼ AI-Helper

The annealing characteristics of a cold rolled Al-6.5Mg-1.5Zn alloy newly designed as an automobile material is investigated in detail. The aluminum alloy in the ingot state is cut to a thickness of 4 mm, a total width of 30 mm and a length of 100 mm and then reduced to a thickness of 1 mm (reductio...

The annealing characteristics of a cold rolled Al-6.5Mg-1.5Zn alloy newly designed as an automobile material is investigated in detail. The aluminum alloy in the ingot state is cut to a thickness of 4 mm, a total width of 30 mm and a length of 100 mm and then reduced to a thickness of 1 mm (reduction of 75 %) by multi-pass rolling at room temperature. Annealing after rolling is performed at temperatures ranging from 200 to $400^{\circ}C$ for 1 hour. The tensile strength of the annealed material tends to decrease with the annealing temperature and shows a maximum tensile strength of 482MPa in the material annealed at $200^{\circ}C$. The tensile elongation of the annealed material increases with the annealing temperature, while the tensile strength does not, and reaches a maximum value of 26 % at the $350^{\circ}C$ annealed material. For the microstructure, recovery and recrystallization actively occur as the annealing temperature increases. The recrystallization begins to occur at $300^{\circ}C$ and is completed at $350^{\circ}C$, which results in the formation of a fine grained structure. After the rolling, the rolling texture of {112}(Cu-Orientation) develops, but after the annealing a specific texture does not develop.

주제어

AI 본문요약
AI-Helper

문제 정의

그러나 자동차 재료로 더욱 광범위하게 사용되기 위해서는 재료 특성이 한층 더 개선되어야 할 필요가 있다. 따라서 본 연구에서는 강도와 연성이 우수한 자동차용 알루미늄 합금개발을 목표로 Al-6.5Mg-1.5Zn계 합금을 새롭게 합금설계 하였다. 합금설계 시에는 강도와 연성의 균형적인 향상을 위하여 수송기기용 구조재로 많이 사용되는 Al5083에 비해 Mg과 Zn 함량을 높이고 Mn의 양을 낮추는데 주안점을 두고 설계하였다.

제안 방법

합금설계 시에는 강도와 연성의 균형적인 향상을 위하여 수송기기용 구조재로 많이 사용되는 Al5083에 비해 Mg과 Zn 함량을 높이고 Mn의 양을 낮추는데 주안점을 두고 설계하였다. 또한, 새롭게 합금설계한 Al합금을 주조한 상태에서 열간압연 공정을 거치지 않고 바로 냉간압연한 후 어닐링을 실시하여 어닐링 된 재료의 미세조직 및 기계적 특성을 분석하였다.
05 mm씩 이동하며 경도를 측정하여 평균값을 구하였다. 인장시험은 인장방향이 압연방향과 평행하도록 폭 6 mm, 길이 32 mm로 방전가공기로 가공하여 만능시험기(Shimadzu Ag-IS)를 사용하여 상온에서 10⁻³s⁻¹의 일정한 변형률속도로 파단이 일어날 때까지 진행하였다.
5Zn계 합금을 새롭게 합금설계 하였다. 합금설계 시에는 강도와 연성의 균형적인 향상을 위하여 수송기기용 구조재로 많이 사용되는 Al5083에 비해 Mg과 Zn 함량을 높이고 Mn의 양을 낮추는데 주안점을 두고 설계하였다. 또한, 새롭게 합금설계한 Al합금을 주조한 상태에서 열간압연 공정을 거치지 않고 바로 냉간압연한 후 어닐링을 실시하여 어닐링 된 재료의 미세조직 및 기계적 특성을 분석하였다.

대상 데이터

합금설계한 Al-Mg-Zn계 합금의 상세한 화학조성을 Table 1에 나타내었다. Al-Mg-Zn계 합금의 주조를 통하여 잉곳을 만든 후 두께 4 mm, 폭 30 mm, 길이 100mm의 판상으로 절삭 가공한 후, 450 ^oC에서 24시간 동안 균질화 처리 후 공냉한 시편을 출발재료로 사용하였다. 압연은 롤 직경 210 mm인 2단 압연기를 사용하여롤 주속 5rpm, 무윤활, 상온의 조건에서 시편 두께를 0.

데이터처리

기계적 특성은 상온에서의 경도시험 및 인장시험으로 평가하였다. 경도시험은 Micro-Vickers 경도계를 이용하여 0.05 kfg의 하중으로 압입시간 10초의 조건에서 TD 면에 평행하게 압연방향으로 자른 후 시편의 두께방향으로 일정하게 0.05 mm씩 이동하며 경도를 측정하여 평균값을 구하였다. 인장시험은 인장방향이 압연방향과 평행하도록 폭 6 mm, 길이 32 mm로 방전가공기로 가공하여 만능시험기(Shimadzu Ag-IS)를 사용하여 상온에서 10⁻³s⁻¹의 일정한 변형률속도로 파단이 일어날 때까지 진행하였다.

이론/모형

미세조직은 압연된 시편을 판재 중앙부에서 TD면에 평행하게 압연방향으로 자른 후, HClO₄ : CH₃CH₂OH = 3 : 17 용액 속에서 액체온도 −5 ^oC, 전압 20 V의 조건에서 전해 에칭 후 광학현미경(OM) 관찰을 실시하였으며, FE-SEM/EBSD(electron back scattering diffraction) 측정은 Philips XL30s FEG-SEM 내에서 가속전압 20 kV의 조건 하에서 측정하였으며 EBSD 해석에는 Tex SEM Laboratory(TSL)사의 EBSD 해석 프로그램 TSL OIM Date Collection ver.3.5를 이용하였다.

성능/효과

2) EBSD측정 결과 300 ^oC까지의 어닐링재의 경우 여전히 가공조직 위주의 미세조직을 나타내었으며 {112}<111> 방위 성분(Cu-Orientation)의 압연집합조직이 발달하였으나, 재결정이 발생한 350 ^oC, 400 ^oC 어닐링재에서는 집합조직이 발달하지 않았다.
3) 어닐링재는 어닐링 온도가 증가함에 따라 강도는 감소하고 연신율이 증가하는 전형적인 stress-strain 곡선을 나타내었으며, 350 ^oC 어닐링재에서 최대인장강도 355MPa, 연신율 26.5 %의 강도 및 연성의 가장 우수한 조합을 갖는 기계적 특성을 나타내었다.
4) 이상을 종합해 볼 때, 기존의 Al-Mg계 5xxx합금에 비해 본 연구에서 개발한 합금이 기계적 특성 면에서 우수하다고 결론지을 수 있다.

후속연구

여기서 주목할 점은 본 연구 결과는 일반적으로 행해지는 열간압연 공정을 거치지 않고 주조재를 바로 냉간압연 후 어닐링 처리한 결과라는 점이다. 그러므로 일반적으로 행해지는 열간압연공정을 추가한다면 더 좋은 기계적 특성이 기대된다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	철강 대체 재료로 알루미늄 합금을 사용할때의 장점은?	그러나 마그네슘 합금은 알루미늄 합금에 비해 단가가 높고, 가공성12)과 내부식성13,14) 및 상온에서의 소성가공성 등의 기술적 측면에서 적용의 어려움이 있어 유럽을 비롯한 선진국에서는 주로 알루미늄 합금을 철강 대체 재료로 많이 활용하고 있다. 알루미늄 합금은 철강재료에 비해 강도가 약하고 성형성이 다소 부족한 단점이 있지만, 경량화 외에도 높은 열전도, 주조성과 가공성, 재활용이 가능한 점 등의 장점이 있다. 그러나 자동차 재료로 더욱 광범위하게 사용되기 위해서는 재료 특성이 한층 더 개선되어야 할 필요가 있다.
	자동차의 공해 방지 및 에너지 절약의 방안은?	최근 국내외적으로 에너지 및 환경 문제가 크게 부각 되면서 관련 규제가 강화됨에 따라 자동차를 비롯한 수송기기의 재활용 및 연비개선이 크게 요구되고 있으며 그에 따른 연구가 활발히 진행되고 있다.1-15) 자동차의 공해 방지 및 에너지 절약의 방안으로는 엔진의 효율성 향상, 설계에 따른 주행 중 공기 저항 감소, 차체 경량화 방법 등이 있다. 여기서 가장 효율적인 방법은 자동차의 기본적인 가속력과 제동력을 향상시키는 자동차 경량화이다.
	알루미늄 합금과 비교 했을때 마그네슘 합금의 단점은?	자동차의 경량화의 합리적인 방안 중에 현재 차체 및 자동차 부품에 사용되는 철강 재료를 비강도가 좋으며 철강 대비 비중이 약 1/3에 불과한 알루미늄합금1-10) 또는 약 1/4에 불과한 마그네슘합금11-14)으로 대체하는 방법이 있다. 그러나 마그네슘 합금은 알루미늄 합금에 비해 단가가 높고, 가공성12)과 내부식성13,14) 및 상온에서의 소성가공성 등의 기술적 측면에서 적용의 어려움이 있어 유럽을 비롯한 선진국에서는 주로 알루미늄 합금을 철강 대체 재료로 많이 활용하고 있다. 알루미늄 합금은 철강재료에 비해 강도가 약하고 성형성이 다소 부족한 단점이 있지만, 경량화 외에도 높은 열전도, 주조성과 가공성, 재활용이 가능한 점 등의 장점이 있다.

참고문헌 (17)

S. GUO, Y. XU, Y. Han, J. LIU, G. XUE and H. NAGAUMI, Trans. Nonferrous Met. Soc. China, 24, 2393 (2014).

상세보기
X. Fan, Z. He, W. Zhou and S. Yuan, J. Mater. Process. Technol., 228, 179 (2016).

상세보기
L. Ding, Y. Weng, S. Wu, R. E. Sanders, Z. Jia and Q. Liu, Mater. Sci. Eng., A, 651, 991 (2016).

상세보기
M. J. Ahn, H. S. You and S. H. Lee, Korean J. Mater. Res., 26, 388 (2016).

원문보기 상세보기
J. H. Yang, and S. H. Lee, Korean J. Mater. Res., 26, 628 (2016).

원문보기 상세보기
H. W. Kim, S. B. Kang, H. Kang and K. W. Nam, Korean J. Met. Mater., 37, 1041 (1999).
H. S. Ko, S. B. Kang, H. W. Kim and S. H. Hong, Korean J. Met. Mater., 37, 650 (1999).
H. S. Ko, S. B. Kang and H. W. Kim, Korean J. Met. Mater., 37, 891 (1999).
K. D. Woo, H. S. Na, H. J. Mun and I. O. Hwang, Korean J. Met. Mater., 38, 766 (2000).

상세보기
K. D. Woo, I. O. Hwang, J. S. Lee, Korean J. Met. Mater., 37, 1468 (1999).
C. W. Park and H. Y. Kim, Trans. Korean Soc. Mech. Eng. A, 36, 1675 (2012).

원문보기 상세보기
N. J. Park, J. H. Hwang and J. S. Roh, Korean J. Met. Mater., 47, 1 (2009)

상세보기
C. D. Yim, Y. M. Kim, S. H. Park and B. S. You, Korean J. Met. Mater., 50, 619 (2012).

상세보기
D. H. Kim, J. M. Choi, D. H. Jo and I. M. Park, Korean J. Met. Mater., 52, 195 (2014).

상세보기
E. Y. Kim, J. H. Cho, H. W. Kim and S. H. Choi, Korean J. Met. Mater., 51, 41 (2013).

상세보기
F. J. Humphreys and M. Hatherly, RECRYSTALLIZATION and Related Annealing Phenomena, 2nd ed., p.169-172, Elsevier Ltd, UK (2004).
Japan Inst. of Light Metals, Microstructure and Properties of Aluminum Alloys, p.451-469, Japan (1991).

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

[국내논문] 주조 후 냉간 압연된 Al-6.5Mg-1.5Zn계 합금의 어닐링 특성
Annealing Characteristics of an Al-6.5Mg-1.5Zn Alloy Cold-Rolled After Casting 원문보기

Abstract ▼ AI-Helper

주제어

AI 본문요약
AI-Helper

문제 정의

제안 방법

대상 데이터

데이터처리

이론/모형

성능/효과

후속연구

질의응답

참고문헌 (17)

이 논문을 인용한 문헌

저자의 다른 논문 :

관련 콘텐츠

원문 보기

원문 URL 링크

오픈액세스(OA) 유형

이 논문과 함께 이용한 콘텐츠

AI-Helper ※ AI-Helper는 오픈소스 모델을 사용합니다.

선택된 텍스트

연합인증

[국내논문] 주조 후 냉간 압연된 Al-6.5Mg-1.5Zn계 합금의 어닐링 특성 Annealing Characteristics of an Al-6.5Mg-1.5Zn Alloy Cold-Rolled After Casting 원문보기

Abstract ▼ AI-Helper

주제어

AI 본문요약 엑셀 다운로드 AI-Helper

문제 정의

제안 방법

대상 데이터

데이터처리

이론/모형

성능/효과

후속연구

질의응답

참고문헌 (17)

이 논문을 인용한 문헌

저자의 다른 논문 :

이성희 (49)

관련 콘텐츠

원문 보기

원문 URL 링크

오픈액세스(OA) 유형

이 논문과 함께 이용한 콘텐츠

AI-Helper ※ AI-Helper는 오픈소스 모델을 사용합니다.

선택된 텍스트

[국내논문] 주조 후 냉간 압연된 Al-6.5Mg-1.5Zn계 합금의 어닐링 특성
Annealing Characteristics of an Al-6.5Mg-1.5Zn Alloy Cold-Rolled After Casting 원문보기

AI 본문요약
AI-Helper