[논문]A 6061 합금의 기계적 특성에 미치는 2단시효의 영향

이보배; 임항준; 정걸채

doi:10.12656/jksht.2019.32.2.57

[국내논문] A 6061 합금의 기계적 특성에 미치는 2단시효의 영향
Effects of Two-Step Aging Treatment on the Mechanical Properties of 6061 Al Alloy 원문보기

열처리공학회지 = Journal of the Korean society for heat treatment, v.32 no.2, 2019년, pp.57 - 60

이보배 (한국산업기술대학교 신소재공학과) , 임항준 (한국산업기술대학교 신소재공학과) , 정걸채 (한국산업기술대학교 신소재공학과)

Abstract ▼ AI-Helper

The impact of two-step treatment on the mechanical properties of the 6061 Al alloy was investigated by testing the hardness and electrical conductance values. After two-step aging treatment, the hardness and electrical conductivity of the alloy was increased, and if the first aging treatment temperature was lower than the secondary aging treatment temperature, both the hardness and the electrical conductivity were not increased. The higher the temperature of the first aging treatment, the higher the hardness. The temperature of the first aging treatment is $175^{\circ}C$, $150^{\circ}C$, $120^{\circ}C$, and the second is $175^{\circ}C$ and $120^{\circ}C$.

주제어

표/그림 (12)

그림 Fig. 1. Heattreatment curve of standard specimen & alloy A.
그림 Fig. 2. Heattreatment curve of alloy B & C.
그림 Fig. 3. Hardness of standard specimen after heattreat-ment .
그림 Fig. 4. Hardness change of alloy A after heattreatment.
표 Table 1. Compositions of A 6061
표 Table 2. Heattreatment condition
그림 Fig. 5. Hardness change of standard specimen, alloy B & C after 2nd heattreatment.
그림 Fig. 6. Hardness of standard specimen, alloy B & C after 2nd heattreatment.
표 Table 3. Hardness of standard specimen & alloy A after heattreatment
그림 Fig. 7. Electrical conductivity of standard specimen, alloy A, B & C after 2nd heattreatment.
표 Table 4. Hardness of standard specimen, alloy B & C after heattreatment (HV)
표 Table 5. Electrical conductivity of standard specimen, alloy A, B & C after 2nd heattreatment (dS/m)

AI 본문요약
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문제 정의

강도를 개선하는 대표적인 방법은 시효처리를 하여 석출경화를 하는 방법이다. 본 연구에서는 일회 시효처리보다 강도를 향상하는 방법으로 시효를 두 번 진행하는 2단 시효를 하여 기계적 성질이 개선되는지 조사하였다. 2단 시효과정은 시효처리 과정에서 알루미늄 합금 내에 석출되는 Mg2Si의 크기를 조절하여 강도를 증가시키는 방법이다.

제안 방법

이를 해결하기 위해 본 연구에서는 시효 온도와 시간을 재조정하였다. 이는 TEM 관찰 결과 6시간 이전에 합금 내에 G.P zone이 형성된다는 점과 120℃에서 1차 시효를 한 합금의 경도가 향상되었다는 점을 참고하여[3] 시효 온도를 다시 설정하였고 경도와 전기전도도에 대한 변화를 관찰함으로써 기계적 성질에 대한 영향을 살펴보았다.

대상 데이터

본 실험에서 A 6061을 직접 용해 주조하였고, 조성은 Table 1과 같다. 금형을 250℃로 예열한 후 준비된 소재를 고주파 유도로를 이용해 785℃까지 가열해 용융시켜 금형에 주입하여 금속을 주조하였다.

데이터처리

경도 측정에 앞서 측정을 위해 SiC Paper를 사용해 #80, #1000으로 연마하였다. 경도측정은 마이크로비커스 경도기를 사용하여 하중 1 kg, 유지시간 10초로 하여 총 5회 측정한 후 산술 평균하였고 전기전도도는 MLS-STD-1537 규격에 따라 Foester사의 SIGMATEST 2.069을 이용하여 IACS값을 측정하여 5번 측정 후 평균하였다.

성능/효과

1. 2단 시효 후 A6061 합금의 경도는 증가하는 경향을 보이며, 150℃로 1차 시효 6시간 후 175℃로 2단 시효를 5시간 하였을 때 가장 우수한 경도 값 124.8 Hv를 얻을 수 있었다.
2. 175℃에서 30분간 1차 시효 후 120℃에서 2 차 시효 처리한 시편은 1차 시효에 형성된 G.P zone이 너무 적어 경도가 증가하지 못한것으로 보인다.
3. 전기전도도가 가장 우수한 A6061 합금의 실험 조건은 120℃ 6시간 1차 시효 후, 175℃ 48시간 2단 시효 후에 39.9% 증가 하였다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	2단 시효과정이란?	본 연구에서는 일회 시효처리보다 강도를 향상하는 방법으로 시효를 두 번 진행하는 2단 시효를 하여 기계적 성질이 개선되는지 조사하였다. 2단 시효과정은 시효처리 과정에서 알루미늄 합금 내에 석출되는 Mg2Si의 크기를 조절하여 강도를 증가시키는 방법이다. 알루미늄 6000 계열의 2단 시효 열처리에 대해 기존의 연구 결과는 상온에서 예비 시효를 한 후 150oC, 170oC, 200oC 등의 온도에서 2단 시효를 한 시험은 경도변화가 큰 차이가 없는 것으로 보였다[2].
	알루미늄 합금으로 휠 제작시 얻을 수 있는 장점은?	연비 문제를 해결하기 위해 철보다 비중이 1/ 3 정도 작고 비강도가 큰 알루미늄 합금 휠 수요가 증가하고 있다. 알루미늄 합금으로 작할 시에 총중량 기준으로 20~30% 정도 무게를 줄일 수 있기때문이다[1]. 이런 알루늄미 합금으로 제작한 휠의 중량은 경량화 되지만 강도가 낮고 유지보수가 어려워 디자인이 제한적이다.
	자동차 연비를 해결하기 위해 A6061 합금을 열처리하여 강도 개선방안을 찾는 이유는?	알루미늄 합금으로 작할 시에 총중량 기준으로 20~30% 정도 무게를 줄일 수 있기때문이다[1]. 이런 알루늄미 합금으로 제작한 휠의 중량은 경량화 되지만 강도가 낮고 유지보수가 어려워 디자인이 제한적이다. 이러한 문제를 해결하기 위해 현재 자동차 알루미늄 휠 용으로 사용되고 있는 A6061 합금을 열처리하여 강도는 개선하는 방안을 찾고 있다.

참고문헌 (6)

이지혜, 이동근, 정현수: 한국소성가공학회지, 제16권, 제 5호 (2007), 2-3.
김한균, 첨단기술정보분석, "용체화 처리한 Al-Si-Mg계 합금의 2단 시효 거동", 2-4.
최중한, 김종기, 최현규, 한국재료학회지, 제 9권, 제 7호 (1999), 696.
박진한, 백귀찬, 김용욱, "알루미늄 합금(6063)의 최적 강도 증가를 위한 연구(급냉 및 시효경화 열처리에 관한 연구)".
우기도, 한국과학재단 (1999), 12-16.
최중한, 김종기, 최현규, 한국재료학회지, 제 9권, 제 7호 (1999), 698-699.

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