[논문]열간압연에 따른 AZ61 및 AZ80 마그네슘 합금의 미세조직 및 집합조직 발달에 대한 연구

이지호; 박노진

doi:10.12656/jksht.2020.33.2.49

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Magnesium alloy is a metal with high specific strength and light weight, and is attracting attention as a next generation metal for environmentally friendly automobiles and transportation equipment. However, magnesium alloys have a problem of degrading formability due to the basal texture developed ...

Magnesium alloy is a metal with high specific strength and light weight, and is attracting attention as a next generation metal for environmentally friendly automobiles and transportation equipment. However, magnesium alloys have a problem of degrading formability due to the basal texture developed during processing, and their application is limited. Although active researches on the control of textures have been conducted in order to minimize this problem, there is a lack of research on the formation of microstructures and textures according to elemental differences. In this study, AZ61 and AZ80 magnesium alloys were selected to investigate the effects of aluminum addition on the microstructure development of magnesium alloys. This research has proven that the increase of the rolling rate results in the decrease of the average grain size of the two alloys, the increase of the hardness, and the increase of the fraction of twins. As shown on this research below, the basal texture developed strongly as the rolling ratio increased. On the other hand, this research also has proven that the two alloys exhibited different texture strength and distribution tendencies, which could be due to the effects of aluminum addition on work hardening, grain size, and twin behavior.

주제어

표/그림 (7)

그림 Fig. 1. Microstructure of as received buttend and homogenized specimen.
그림 Fig. 2. Microstructure of hot-rolled AZ61 magnesium alloy.
그림 Fig. 3. Microstructure of hot-rolled AZ80 magnesium alloy.
$Table 1. Average grain size, area fraction of twins, micro-vickers hardness and maximum intensity of ODF for AZ61, AZ80 magnesium alloy after hot-rolling$ 표 Table 1. Average grain size, area fraction of twins, micro-vickers hardness and maximum intensity of ODF for AZ61, AZ80 magnesium alloy after hot-rolling
그림 Fig. 4. Micro-vickers hardness of (a) AZ61 and (b) AZ80 magnesium alloy during hot-rolling.
그림 Fig. 5. Measured pole figures, inverse pole figure for normal direction, ODF at φ₂=0° section of AZ61 Magnesium alloy, (a) homogenized specimen (b) 10% © 30% (d) 50% (e) 80% rolled sheet.
그림 Fig. 6. Measured pole figures, inverse pole figure for normal direction, ODF at φ₂=0° section of AZ80 Magnesium alloy, (a) homogenized specimen (b) 10% © 30% (d) 50% (e) 80% rolled sheet.

AI 본문요약
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문제 정의

지금까지 압출용과 단조용으로는 여러 가지 상용합금이 개발되어 사용되고 있으나 판재용 합금으로는 거의 사용이 없는 실정이다 [8]. 본 연구에서는 Mg-Al-Zn계 마그네슘합금 중 AZ61, AZ80 마그네슘합금을 사용하여 특히 알루미늄의 함량에 따라 열간 압연 시 변화하는 미세조직, 기계적 특성, 집합조직을 분석하여 판재용 합금으로 사용하는데 도움을 줄 수 있는 기초 데이터를 축적하는 연구를 수행하였다.

제안 방법

본 연구에서는 5.85%와 7.35% 알루미늄이 첨가된 AZ61 및 AZ80 마그네슘 합금의 열간압연과정에서 발달하는 미세조직, 경도, 집합조직을 분석하였다. 평균 결정립 크기와 쌍정 분율, 경도, 집합조직 분석을 통해 다음과 같은 결과를 도출하였다.
압연에 따른 집합조직의 발달은 X-선 회절기 (Bruker AXS D-5005)로 Co Kα-선을 이용하여 6개의 극점도(PF, pole figure)를 측정하여 분석하였다. 시험편은 압연판재의 ND-면에서 채취하여 미세 조직 관찰 시편과 동일한 방법으로 연마 후 에칭하였으며, 극점도는 슐츠 반사법을 이용해 0°부터 70° 까지 5°씩 시편을 기울이며, 각 기울기에서 0°부터 360°까지 5°간격으로 측정하여, 6개의 {1010}, {0002}, {1011}, {1012}, {1120}, {1013} 불완전 극점도를 얻었다.

대상 데이터

본 연구에서는 AZ61, AZ80 마그네슘합금 군에 속하는 Mg-5.85wt.%Al-0.55wt.%Zn(AZ61 합금으로 표기) 및 Mg-7.35wt.%Al-0.52wt.%Zn(AZ81 합금으로 표기) 조성을 갖는 합금을 선택하였으며, 특히 알루미늄 함량이 5.85%와 7.35%로 1.5% 차이가 나타날 때 미치는 합금의 미세조직 및 물성을 조사하였다. 초기 소재로는, 두 합금을 원기둥형으로 주조하여 제조한 빌렛을 압출기에 장입하여 압출하고 약 100 mm 길이로 남긴 부분인 buttend를 사용하였다.

데이터처리

경도는 마이크로 비커스 경도 시험기(MMT-X3)을 이용하여 압연면(ND-면, normal direction plane)에 1kgf의 하중을 가하여 24회 측정하여 평균하였다.
water + 20 ml ethanol + 40 ml picric acid)을 사용하여 에칭 하였다. 압연이 진행됨에 따른 미세조직 관찰과 더불어 선분법과 점분법을 활용하여 평균 결정립 크기와 쌍정분율을 분석하였다.
시험편은 압연판재의 ND-면에서 채취하여 미세 조직 관찰 시편과 동일한 방법으로 연마 후 에칭하였으며, 극점도는 슐츠 반사법을 이용해 0°부터 70° 까지 5°씩 시편을 기울이며, 각 기울기에서 0°부터 360°까지 5°간격으로 측정하여, 6개의 {1010}, {0002}, {1011}, {1012}, {1120}, {1013} 불완전 극점도를 얻었다. 이렇게 측정된 극점도를 분석하여 압연면 수직방향(ND, normal direction)에서의 역극점도(IPF, inverse pole figure)를 계산하였고, 분석된 방위분포함수(ODF, orientation distribution function)는 오일러 공간을 표현하였다.

이론/모형

미세조직은 광학현미경(BX41M-LED)을 사용하여 압연판재의 측면(TD-면, transverse direction plane) 을 관찰하였다. 채취한 시편은 #200에서 #2000까 지 순차적으로 사포연마 후, 알루미나현탁액(1 μm) 을 이용하여 미세연마 하였다.

성능/효과

2. 알루미늄 첨가량이 적은 AZ61 합금은 낮은 변형률에서 슬립만으로 충분한 변형이 일어났으나, AZ80 합금에서는 낮은 변형률에서도 쌍정이 동시에 작동하였는데, 이는 슬립시스템의 임계분해전단응력 (CRSS)이 알루미늄 첨가량에 따라 변화함을 보여주는 결과이다.
5. 결과적으로, 높은 알루미늄의 첨가량은 가공 경화를 더욱 효과적으로 일으키게 하며, 이에 따라 결정립 크기의 감소, 쌍정 분율의 증가가 나타난다. 또 한, (0001) 기저면 집합조직의 강도를 상승시키고, 집적시키는 것으로 판단된다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	본 연구에서 5.85%와 7.35% 알루미늄이 첨가된 AZ61 및 AZ80 마그네슘 합금의 열간압연과정에서 발달하는 미세조직, 경도, 집합조직을 분석하여 평균 결정립 크기와 쌍정 분율, 경도, 집합조직 분석을 통해 도출한 결과는 무엇인가?	1. 압연률이 증가함에 따라 두 합금 모두에서 비슷결정립 크기의 감소 경향을 보였는데, 이는 변형 량이 증가함에 따라 축적된 가공에너지가 슬립과 쌍정을 증가시키고 이것이 재결정 핵생성 위치로 작용하여 나타난 결과로 판단된다. 2. 알루미늄 첨가량이 적은 AZ61 합금은 낮은 변형률에서 슬립만으로 충분한 변형이 일어났으나, AZ80 합금에서는 낮은 변형률에서도 쌍정이 동시에 작동하였는데, 이는 슬립시스템의 임계분해전단응력 (CRSS)이 알루미늄 첨가량에 따라 변화함을 보여주는 결과이다. 3. 경도 측정 결과 두 합금 모두 초기 시편의 경도 값은 비슷하게 나타났으나, 변형량이 증가함에 따라 점차적으로 AZ80 합금에서 더 높은 경도를 나타내었다. 이는, 알루미늄 첨가량이 가공경화에 효과적으로 작용한다는 결과이며, AZ80 합금에서의 쌍정 분율이 더 높게 나타나는 것에도 영향을 주었을 것으로 판단된다. 4. 동일한 변형조건에도 불구하고, 알루미늄 첨가량 차이에 의하여 최종 80% 압연 후 AZ61 합금은 (0001) 기저면 집합조직이 ND에서 RD로 산포되어 있는 형태를 나타내었고, 이에 비해 AZ80 합금은 (0001) 기저면 집합조직의 최대 집적도가 높은 결과를 나타내었다. 5. 결과적으로, 높은 알루미늄의 첨가량은 가공 경화를 더욱 효과적으로 일으키게 하며, 이에 따라 결정립 크기의 감소, 쌍정 분율의 증가가 나타난다. 또 한, (0001) 기저면 집합조직의 강도를 상승시키고, 집적시키는 것으로 판단된다.
	마그네슘의 장점을 활용한 마그네슘합금은 어디에 사용되고 있는가?	마그네슘은 무게가 철강의 20%, 알루미늄의 65%에 불과하며, 우수한 비강도 및 비탄성계수를 가지고 있으며, 진동, 충격 등에 대한 흡수력이 탁월하다. 최근 들어 이러한 마그네슘의 장점을 활용한 마그네슘합금이 개발되어 노트북, 자동차, 항공기 등의 각 종 부품에 사용되고 있다[1]. 또한 전자기기의 보급과 함께 그로 인해 발생하는 전자파로 인한 유해한 영향이 지적되고 있는 시점에서, 전자파 차폐성이 우 수한 마그네슘합금은 전자기기에 대한 적용 범위 또한 매우 크다고 할 수 있다.
	마그네슘은 어떤 특성을 가지고 있는가?	마그네슘은 무게가 철강의 20%, 알루미늄의 65%에 불과하며, 우수한 비강도 및 비탄성계수를 가지고 있으며, 진동, 충격 등에 대한 흡수력이 탁월하다. 최근 들어 이러한 마그네슘의 장점을 활용한 마그네슘합금이 개발되어 노트북, 자동차, 항공기 등의 각 종 부품에 사용되고 있다[1].

참고문헌 (16)

홍재근, 임창동, 김수현 : "첨단 경량금속 신소재 산업의 동향과 향후 트렌드", Korea Materials & Components Industry Trend And Issue (2016), 7-11.
M. Humbert, J. Wegria and C. Esling : Textures & Microstructures, 14-18 (1991) 463.
U. F. Kocks, C. N. Tome and H. -R. Wenk : "Texture and Anisotropy: Preferred Orientation in Polycrystals and Their Effect on Materials Properties", Cambridge University Press (1998) 178.
G. I. Taylor : "Plastic Strain in Metals," Journal of the Institute of Metals, 62 (1938) 307-324.
Friedel. G. Lecons de Cristallographie. Nancy, Paris, Strasbourg: Berger-Levrault (2019).
A. H. Ammouri : Relating grain size to the Zener-Hollomon parameter for twin-roll-cast AZ31B alloy refined by friction stir processing, Journal of Materials Processing Technology, 222 (2015) 301-306.

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Y. B. Chun : Investigation of Prism Slip in Warm-Rolled AZ31 Alloy, Metallurgical and Materials Transactions A, 42 (2011) 4113-4125.

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서오석 : AZ31B 마그네슘 합금 판재의 인장-압축거동 평가 및 비등온 성형해석, 강원대학교대학원 박사학위논문 (2015) 10-16.
M. S. Park : Texture Formation Behaviors of Mg-9Al-1Zn Alloy During High-Temperature, Compression Deformation, Metals and Materials International, 22 (2016) 1129-1132.

상세보기
L. Huang : Effects of grain size and texture on stress corrosion cracking of friction stir processed AZ80 magnesium alloy, Engineering Failure Analysis, 92 (2018).

상세보기
L. Tang : Strain path dependent evolutions of microstructure and texture in AZ80 magnesium alloy during hot deformation, Journal of Alloys and Compounds, 806 (2019) 292-301.

상세보기
Q. Liu : The effect of extrusion conditions on the properties and textures of AZ31B alloy, Journal of Magnesium and Alloys, 5 (2017) 202-209.

상세보기
Y. Chino, K. Sassa, M. Mabuchi : Mater. Sci. Eng. A 513-514 (2009) 394-400.

상세보기
T. Zhou, Z. Yang, D. Hu, T. Feng, M. Yang, and X. Zhai : Journal of alloys and Compounds 650 (2015) 436.

상세보기
X. Huang : Texture and stretch formability of AZ61 and AM60 magnesium alloy sheets processed by high-temperature rolling, Journal of Alloys and Compounds, 632 (2013) 94-102.
Y. C. Shao : Polycrystal modeling of hot extrusion texture of AZ80 magnesium alloy, Transactions of Nonferrous Metals Society of China, 26 (2016) 1063-1072.

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