[논문]비대칭 압연과 열처리한 Cu 판의 집합조직과 소성변형비 변화 (II)

이철우; 정종현; 이동녕; 김인수

doi:10.5228/kstp.2020.29.2.69

비대칭 압연과 열처리한 Cu 판의 집합조직과 소성변형비 변화 (II)
Changes of Texture and Plastic Strain Ratio of Asymmetrically Rolled and Annealed Cu Sheet (II) 원문보기

소성가공 = Transactions of materials processing : Journal of the Korean society for technology of plastics, v.29 no.2, 2020년, pp.69 - 75

이철우 (금오공과대학교 신소재공학부) , 정종현 (금오공과대학교 신소재공학부) , 이동녕 (서울대학교 재료공학부) , 김인수 (금오공과대학교 신소재공학부)

Abstract ▼ AI-Helper

The plastic strain ratio is one of the factors that affect the deep drawability of metal sheets. The plastic strain ratio of fully annealed Cu sheet is low, due to its texture being {001}. In this study, in order to increase the plastic strain ratio of Cu sheets we investigated the effect of two treatments: 1st the sheet was asymmetrically rolled and annealed, and 2nd the sheet was symmetrically and asymmetrically rolled and subsequently annealed. The average plastic strain ratio (Rm) of the initial Cu sheet was 0.95 and |Δr| was 1.27. After the 2nd treatment of 5.3% symmetric rolling and annealing of Cu sheet at 1000℃ for 60 min in Ar gas condition, the Rm was 2.29 times higher and the |Δr| was 1.44 times higher than that of initial Cu sheet specimen. After the 2nd treatment of 8.2% asymmetric rolling and annealing of Cu sheet at 1000℃ for 60 min in Ar gas conditions, the Rm was 2.51 times higher and |Δr| was 0.53 times lower than that of the initial Cu sheet specimen. These results can be attributed to the change in texture of the Cu sheets due to the differences in the two methods of rolling.

주제어

표/그림 (6)

표 Table 1 Specimen fabrication procedure and name of specimen of Cu sheet
그림 Fig. 1 (111) Pole figures of Cu sheets; (a) through (q) specimens
그림 Fig. 2 ODFs at ψ₂= 45° of Cu sheets; (a) through (q) specimens
그림 Fig. 3 The f(g) value variations of Cu sheets; (a) through (q) specimens
그림 Fig. 4 Calculated average plastic strain ratio(R_m) and ∣ΔR∣ variations of Cu sheets; (a) through (g) specimens
표 Table 2 Calculated plastic strain ratio(R_m) and ∣ΔR∣ variations of Cu sheets; (a) through (g) specimens

AI 본문요약
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제안 방법

FCC 결정구조를 갖는 금속판재의 소성변형비를 증가시키기 위하여 비대칭 압연의 전단변형을 이용하여 소성변형비를 높이는 요소인 γ-fiber 집합조직인 {111}[112]와 {111}[011] 집합조직, 즉 ND//[111]을 증가시켜는 연구를 진행하였다[5~16].
이를 바탕으로 본 연구에서도 Al 과 결정구조가 같은 Cu 판재를 1 차 비대칭 압연 후 열처리 한 시편을 2 차로 대칭과 비대칭 압연하였다. 이 2 차 대칭과 비대칭 압연한 시편은 동일한 조건으로 각각 열처리하고 집합조직을 측정하여 디프 드로잉 성형성의 척도인 소성변형비의 변화를 관찰하였다.
최근 Al 판재를 종전의 대칭 압연하고 열처리하는 방법을 바꾸어 1 차로 비대칭 압연을 하고 열처리한 판재를 또 다시 2 차 대칭 또는 비대칭 압연을 하고 열처리 함으로서 Al 판재의 소성변형비를 높이는 연구 결과를 얻었다[16-19]. 이를 바탕으로 본 연구에서도 Al 과 결정구조가 같은 Cu 판재를 1 차 비대칭 압연 후 열처리 한 시편을 2 차로 대칭과 비대칭 압연하였다. 이 2 차 대칭과 비대칭 압연한 시편은 동일한 조건으로 각각 열처리하고 집합조직을 측정하여 디프 드로잉 성형성의 척도인 소성변형비의 변화를 관찰하였다.

대상 데이터

1% 압하율로 대칭 압연하고 Ar 분위기 1000°C 에서 1 시간동안 열처리한 시편이다. 그리고 (m)부터 (q)까지는 Cu 판재(initial specimen)를80%로 1 차 비대칭 압연하고 600°C 열처리한 후각각 5.3%, 8.2%, 14.5%, 23.4% 및 30.1% 압하율로2 차 비대칭 압연하고 Ar 분위기 1000°C 에서 1 시간동안 열처리한 시편이다. 각 단계에서 얻어진 대칭과 비대칭 압연과 열처리한 시편은 느린 롤 속도 쪽의 판재 면에 평행하게 기계적으로 연마하고 화학적 에칭하였다.
본 연구에서는 두께 5.0 mm 인 Cu 판재에 압연 방향을 표시하고 70 mm x 30 mm x 5.0 mm 크기로 절단하여 초기시편(initial specimen)이라고 명명하였다. 초기시편은 상/하 롤 지름(15cm)을 동일하게하고 상/하롤 회전속도 비를 1:1.

이론/모형

이와 같이 측정한 2 차원 극점도는 Bunge[20]가제안한 방법을 이용하여 3 차원 방위분포함수(Orientation Distribution Function, ODF)를 계산하였다. 또 Taylor 이론[21]에 바탕을 두고 Bunge[20]가제안한 ODF 를 이용하여 소성변형비를 계산하였다.
타겟으로 Co-Kα X-선을 사용하였으며 Schultz 반사법으로 (111),(200) 및 (220) 면의 불완전 극점도를 측정하였다. 이와 같이 측정한 2 차원 극점도는 Bunge[20]가제안한 방법을 이용하여 3 차원 방위분포함수(Orientation Distribution Function, ODF)를 계산하였다. 또 Taylor 이론[21]에 바탕을 두고 Bunge[20]가제안한 ODF 를 이용하여 소성변형비를 계산하였다.
극점도는 두께의 20%를 제거한 층 판재 면에서 측정하였다. 타겟으로 Co-Kα X-선을 사용하였으며 Schultz 반사법으로 (111),(200) 및 (220) 면의 불완전 극점도를 측정하였다. 이와 같이 측정한 2 차원 극점도는 Bunge[20]가제안한 방법을 이용하여 3 차원 방위분포함수(Orientation Distribution Function, ODF)를 계산하였다.

성능/효과

(1) Cu 판을 2 차로 5.3% 대칭 압연하고 Ar 가스 분위기 1000°C 열처리한 시편의 평균 소성변형비(R_m)는 2.18 로 initial specimen 보다 2.29 배 증가하였으며 lΔRl는 1.83 으로 1.44 배 증가하였다.
(2) Cu 판을 2 차로 8.1% 비대칭 압연하고 Ar 가스 분위기 1000°C 열처리한 시편의 평균 소성변형비(R_m)는 2.38 로 initial specimen 보다 2.51 배 증가하고 lΔRl는 0.67 로 0.53 배로 감소하였다.
(b) 시편을 열처리 후 압하율 5.3%∼30.1%로 2차 대칭 압연을 한 (c)부터 (g)까지 시편은 집합조직의 발달 강도 차이는 있지만 모두 {112}[111]을포함한 강한 β-fiber가 발달하고 η-fiber중 {110}[001]이 발달하고 있음을 알 수 있다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	Cu는 어떤 구조인가?	Cu 도 FCC 결정구조로서 비대칭 압연시 전단변형에 의하여 변형집합조직인 회전 입방정 집합조직, {001}[110]이 주로 발달 되고 동시에 평균 소성변형비를 높이는 γ-fiber 집합조직, 즉 ND//[111] 이 부수적으로 발달 된다고 알려지고 있다[4~6]. 최근 Al 판재를 종전의 대칭 압연하고 열처리하는 방법을 바꾸어 1 차로 비대칭 압연을 하고 열처리한 판재를 또 다시 2 차 대칭 또는 비대칭 압연을 하고 열처리 함으로서 Al 판재의 소성변형비를 높이는 연구 결과를 얻었다[16-19].
	구리가 소성변형비(r -value 또는 Lankford parameter)가 낮다고 알려진 이유는?	구리(Cu)는 면심입방정(FCC) 결정구조로서 전기전도도와 연성은 높으나 판재 성형성 척도의 하나인 소성변형비(r -value 또는 Lankford parameter)가낮다고 알려져 있다[1]. 그 이유는 완전 열처리한 FCC 결정구조인 Cu 판재가 열처리 후에 입방정 집합조직인 {001}[100] 집합조직의 강도가 높은데 이 성분은 소성변형비를 낮추는 요소이기 때문이다. 이로 인하여 디프 드로잉 성형성(Deepdrawability)이 나빠진다고 알려져 있다[2~4].
	구리는 어떻게 알려져 있는가?	구리(Cu)는 면심입방정(FCC) 결정구조로서 전기전도도와 연성은 높으나 판재 성형성 척도의 하나인 소성변형비(r -value 또는 Lankford parameter)가낮다고 알려져 있다[1]. 그 이유는 완전 열처리한 FCC 결정구조인 Cu 판재가 열처리 후에 입방정 집합조직인 {001}[100] 집합조직의 강도가 높은데 이 성분은 소성변형비를 낮추는 요소이기 때문이다.

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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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