고속고압 성형공정을 이용한 Mg-Zn-Y 합금분말의 성형거동 및 성형체의 기계적 특성

Abstract

최근 산업의 고도화로 인해 요구되는 부품의 특성은 초소형화, 고강도화, 경량화, 복합화 및 고기능화 등으로 다양화되고 있는 추세이다. 특히 전통부품산업 뿐 아니라 전자, 우주항공 분야에서는 기존에 없었던 특성을 나타내는 고성능 소재의 요구가 높아가고 있어 신 개념의 소재 개발이 절실히 필요하다.?그중 Mg 합금은 경량화 목적에 가장 잘 부합 될 수 있는 소재이고, 환경친화적인 소재로 많은 연구자들의 관심을 받고 있으며, 현재 고성능 소재개발에 착안한 다양한 연구가 진행되어지고 있다.?

현재 마그네슘 합금 중 Mg-Zn-Y 3원계 합금은 높은 강도와 연신 및 낮은 마찰계수와 계면에너지를 가지는 것으로 보고되고 있으며, 이러한 물성향상은 준결정상(Icosahedral phase, I-phase)에 의한 강화효과와 준결정상과 기지간의 안정한 계면에 의한 것으로 보고되었다1). 이러한 Mg-Zn-Y합금은 주로 주조공정에 의해 제조되고 있으나, 최근에는 급속응고법으로 제조된 Mg-Zn-Y 합금분말을 성형하여 기존의 주조재에 비해 우수한 강도 및 연신을 가지는 결과가 발표되었다 2). 또한 이러한 분말야금법은 일반적인 부품제조 기술에 비해 높은 치수정밀도, 대량생산 부품에 적합하고, 후가공에 의한 재료손실이 최소화(net shape)되며, 복합 및 복잡한 형상의 부품제작이 가능한 장점이 있다.

하지만 마그네슘의 특성상 상온에서는 소성변형이 어렵기 때문에, 급속응고 분말의 경우 성형시 열에너지를 가하게 되는데, 이때 미세조직 조대화 등의 특성 손실을 억제할 필요가 있으며, 이를 위해서는 기존의 분말야금공정을 탈피한 신개념의 고속 고압 성형기술의 적용이 필수 불가결하다. 본 연구에서는 산업용 가스아토마이져로 Mg-Zn-Y 합금분말을 제조 후 고속. 고압 성형공정을 이용하여 합금을 제조한후 미세구조 및 기계적 특성을 관찰하여 최적의 성형조건을 모색하였다. 급속응고된 Mg-Zn-Y 합금분말은 동일 상용합금에 비해 약 30배정도의 결정립 미세화 효과를 나타내었으며, 고속. 고압 성형공정을 거친 Mg-Zn-Y 합금은 강도 및 연성등의 기계적 특성이 향상되었다.