초록 ▼

○ 마그네슘(Mg) 합금의 성형가공성과 내식성이 불량하기 때문에 가공용 합금(wrought alloy)의 사용이 제한되고 있다. Mg에 희토류원소(RE)를 첨가하는 것은 이 문제를 해결하기 위한 방법 중 하나이다. Mg-Zn에 RE를 첨가한 기존 합금은 Mg-Zn-RE의 형태로, 주로 가공열처리에 의해 제2상을 석출시켜 기계적 성질의 향상을 도모한다. 이와는 대조적으로 본 연구에서는 RE를 고용한도 내에서 다중미량 첨가하여 Mg 단일 상을 유지하였다. REs가 합금의 기계적 성질과 내식성에 미치는 영향을 조사하여 그 결과를

○ 마그네슘(Mg) 합금의 성형가공성과 내식성이 불량하기 때문에 가공용 합금(wrought alloy)의 사용이 제한되고 있다. Mg에 희토류원소(RE)를 첨가하는 것은 이 문제를 해결하기 위한 방법 중 하나이다. Mg-Zn에 RE를 첨가한 기존 합금은 Mg-Zn-RE의 형태로, 주로 가공열처리에 의해 제2상을 석출시켜 기계적 성질의 향상을 도모한다. 이와는 대조적으로 본 연구에서는 RE를 고용한도 내에서 다중미량 첨가하여 Mg 단일 상을 유지하였다. REs가 합금의 기계적 성질과 내식성에 미치는 영향을 조사하여 그 결과를 대표적 가공용 합금인 AZ31과 비교하였다.

○ 본 연구에서는 Mg에 Y, Gd, Dy, Sm을 각각 0.4wt%씩 다양한 조합으로첨가하고, 거기에 결정립 미세화를 위해 Zr(0.5wt%)을 추가하였다. 이 Mg-RE-Zr 합금에서는 압축/인장 항복강도 간의 차이가 AZ31보다 훨씬 작았고, 기저면 외의 슬립시스템들이 활성화되어 집합조직이 감소하였다. 이 사실은 이 합금의 기계적 이방성이 감소하였음을 의미한다. 또 연성도 최대 30%로 AZ31보다 훨씬 우수하였다. RE의 미량 첨가 때문에 단일 상이 유지되어 제2상에 의한 전식이 억제되고, 산화막의 안정성이 개선되어 AZ31보다 내식성이 향상되었다.

○ ME20, ZK10A, ZK100, ZE10A, ZE41A는 현재까지 개발된 희토류를 포함하는 가공용 합금들이다. 대부분의 경우 가공열처리에 의해 제2상을 석출시켜 강도를 향상시킨다. 이 Mg-Zn-RE 합금들에서도 첨가원소와 가공열처리 조건의 변화를 통해 기계적 이방성을 완화시킬 수 있으나 그 효과는 결정립 내에 석출물의 양/형태 및 결정성장의 정도에 따라 다르다. Zr을 첨가하여 결정립을 미세화시킬 수 있으며, RE와 Zr의 조합은 고온에서 크리프와 응력파단에 대한 내성을 증가시킨다.

○ 문헌조사 결과 2000년 이후 한국 연구자가 희토류원소를 포함하는 마그네슘 합금에 대해 해외 저널에 발표한 연구논문은 주물용 및 가공용을 통틀어 총 5건이 발견되었다. 연구주제는 Ce, Y, Nd, Gd 등이 합금의 미세조직, 기계적 성질, 부식거동에 미치는 영향에 대한 것이었다. 향후 가공용 합금의 성형가공성에 희토류원소가 미치는 영향에 대한 연구가 더 활발해지기를 기대한다.