자기펄스 성형법(Magnetic Pulsed Compaction)을 이용한 AZ계열 합금의 미세조직 변화 및 Mg 합금분말의 성형성 연구

Abstract

최근 산업의 고도화로 인해 자동차 및 전자, 항공 산업은 초 소형화, 고강도화, 경량화, 복합화 되고 있는 추세이며 고성능 소재의 요구가 증가하고 있다. Mg 합금은 현존하는 구조재료 중 가장 가볍고 비강도가 우수하며, 환경 친화적인 소재로 현재 고성능 소재개발에 착안한 많은 연구결과들이 보고되고 있다. Mg 합금은 주로 다이캐스팅과 같은 주조공정에 의해 제조 되고 있으며, 다양한 합금설계 및 2차상의 생성, ECAP, EXTRUSION, ROLLING 등과 같은 강소성 가공을 통한 결정립 제어로 기계적 성질을 향상시키려는 연구가 거의 대부분이지만, 최근에는 급속응고법으로 제조된 Mg 합금분말을 성형하여 기존의 주조재 및 가공재에 비해 우수한 강도 및 연 신을 가지는 연구결과가 보고되기도 하였다. 그러나, 급속응고분 말의 우수한 특성에도 불구하고, 고온 성형시 나타나는 문제점 및 생산성 향상 등을 고려할 필요가 있으며, 기존의 분말야금공 정을 탈피한 신개념의 고속고압 성형기술의 적용이 필수 불가결 하다. 본 연구에서는 고강도의 자기장을 이용하여, 고압 고속으 로 금속을 성형하는 자기펄스성형(MPC) 공정을 이용하여, Mg 분말의 동적성형 가능성을 모색해 보았다. 실험은 먼저 상용 마 그네슘 합금인 AZ계열을 사용하여, 압력과 온도에 따른 합금의 성형거동을 관찰하기 위해 압력은 1.2 GPa~2.0 GPa로 변화를 주었으며, 온도는 일반 가공용 합금의 성형조건 보다 낮은 150oC~300oC로 변화를 주었다. 그 결과 온도와 압력이 증가 할수록 치밀한 미세조직을 나타내는 것을 관찰할 수 있었으며, 압력과 온도가 성형성 및 기계적 특성에 미치는 영향을 살펴보 고, 최적의 MPC성형조건을 모색하였다. 선행연구결과를 토대로, 마그네슘합금 분말을 MPC 성형했을 경우 1회의 성형만으로진밀도를 갖는 성형체를 제조할 수 있었으며, Mg 합금분말의 동적성형 가능성과 분말 접합의 Mechanism에 대해 토의하고자 한다.