KR100194139B1 - Aluminum alloy containing rare earth metal or mesh metal and manufacturing method thereof - Google Patents

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Abstract

본 발명은 자동차를 포함한 수송용치제 및 기타 Al구조물에 적용할 수 있는 고강도, 고성형성합금 및 그 제조방법에 관한것으로, 본 발명의 알루미늄 합금은 4.5-12.0중량%의 Mg, 0.001-0.5중량%의 희토류금속 또는 미쉬메탈, 및 나머지의 Al로 구성되는 것을 특징으로 하며, 본 발명의 알루미늄 합금의 제조방법은 4.5-12.0중량%의 Mg, 0.001-0.5중량%의 희토류금속, 및 나머지의 Al로 구성되는 Al 합금의 용탕을 용해 및 주조하여 얻은 잉곳트 또는 슬라브를, 400℃-600℃에서 8시간 이상 유지한후, 공냉 이상의 급냉으로 퀀칭하고 압연을 행하는 것을 특징으로 한다.The present invention relates to a high-strength, high-molding alloy and a method for manufacturing the same, which can be applied to transporting solvents and other Al structures including automobiles, the aluminum alloy of the present invention is 4.5-12.0% by weight of Mg, 0.001-0.5% by weight The rare earth metal or misch metal, and the remaining Al, characterized in that the manufacturing method of the aluminum alloy of the present invention is 4.5-12.0% by weight of Mg, 0.001-0.5% by weight of rare earth metal, and the remaining Al The ingot or slab obtained by dissolving and casting the molten metal of the Al alloy constituted is maintained at 400 ° C.-600 ° C. for 8 hours or more, and then quenched by quenching or more by air cooling or the like, followed by rolling.

Description

회토류금속 또는 미쉬메탈을 함유하는 알루미늄합금 및 그 제조방법Aluminum alloy containing rare earth metal or mesh metal and manufacturing method thereof

본 발명은 희토류금속 또는 미쉬메탈(Misch Metal)을 함유하는 알루미늄 합금 및 그 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 자동차를 포함한 수송용차체 및 기타 알루미늄 구조물에 적용하기 위해 고강도와 고성형성을 구비하면서 경량으로 된 Al-Mg계 합금 및 그 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to an aluminum alloy containing rare earth metal or Misch Metal, and a method of manufacturing the same, and more particularly, having high strength and high formability for application to a vehicle body and other aluminum structures including automobiles. A light weight Al-Mg alloy and a method of manufacturing the same.

최근 Al합금 제조업체들은 그 개발가능성 및 원가절감에 따라 시장가능성이 무한한 자동차용 Al판재에 대한 많은 연구들이 경쟁적으로 수행되고 있다. 이는 경량화에 따른 연비절감이라는 주목적 뿐만 아니라 소재적 특성에 따른 회수율의 증대 및 환경적에 친화적인 잇점으로 인해 자동차용 각종 구조재로서 Al 합금개발에 대한 요구가 더욱 극대화 되고 있는 실정이다.Recently, many researches have been conducted on Al alloys for automobiles, which have infinite market potential, due to their development potential and cost reduction. This is not only the main purpose of reducing fuel consumption due to light weight, but also the increase in recovery rate according to the material characteristics and environmentally friendly benefits, the demand for the development of Al alloys as various structural materials for automobiles is further maximized.

그러나, 현재까지의 개발상황으로는 강에 비해 비교적 높은 생산비, 상대적으로 낮은 강도와 성형성으로 인해 완벽하게 Al합금으로 대체하는 것이 불가능하였다. 특히 강도적 측면에서 보다는 성형성의 측면에서 상당한 개발의 어려움과 난해성이 있었으므로 현재까지 본격적인 실용화가 이루어지지 않고 있었다.However, it is impossible to replace Al alloy completely because of the relatively high production cost, relatively low strength and formability compared to steel. In particular, since there was considerable difficulty in development and difficulty in terms of formability rather than strength, no practical application has been made to date.

또한, 현재까지 개발된 자동차판재용 Al합금중 가장 대표적인 Al-Mg합금의 경우에도, 주 첨가원소인 Mg의 양이 7중량% 이상의 경우 그 경량화의 잇점과 함께 주조, 열처리등 제조상의 심각한 문제점을 유발하게 되어 Mg이 7중량% 이상인 고농도 Mg의 합금을 제조하는 경우 공지의 제조방법으로는 그 소재적 특성을 나타낼 수 없으며, 특수한 원소를 첨가한 경우에는 Al합금의 우수한 성형성을 살릴수 없었다.In addition, even in the case of the most representative Al-Mg alloy among automotive Al alloys developed so far, when the amount of Mg, which is a main additive element, is more than 7% by weight, there are serious problems in manufacturing such as casting, heat treatment, etc. In the case of producing an alloy of high concentration Mg Mg is more than 7% by weight caused by the well-known manufacturing method can not exhibit the material properties, when the addition of a special element could not take advantage of the excellent moldability of the Al alloy.

본 발명은 상기 종래의 Al계 합금의 제반 문제점을 감안하여 안출한 것으로, 그 차체에 적용할 수 있는 희토류금속 또는 미쉬메탈을 함유하는 알루미늄 합금을 제공하는 것이다.The present invention has been made in view of the above-mentioned problems of the conventional Al-based alloy, and provides an aluminum alloy containing a rare earth metal or a mismetal which can be applied to the vehicle body.

본 발명의 또 다른 목적은 우수한 강도와 함께 고성형성을 구비한 희토류금속 또는 미쉬메탈을 함유한 Al합금의 제조방법을 제공함에 있다.It is still another object of the present invention to provide a method for preparing an Al alloy containing rare earth metal or mismetal having high strength and high formability.

본 발명은 Mg4.5-16.0중량%와 희토류금속 0,001-0.5% 및 그 희토류금속을 주성분으로 하여 이루어진 미쉬메탈을 함유하며, 나머지는 알루미늄으로 구성된 알루미늄합금에 관한 것이다.The present invention relates to an aluminum alloy composed of Mg4.5-16.0% by weight, rare earth metal 0,001-0.5% and a rare metal composed mainly of the rare earth metal, and the rest being composed of aluminum.

본 발명의 알루미늄 합금에는 희토류금속을 구성하는 Mn 0.01-1.0중량%, Cr 0.01-0.3중량%, Zr 0.01-0.5중량%, Ti 0.01-0.5중량%, Cu 0.01-1.0중량%, Zn 0.01-1.0중량% 및 Be 0.001-0.5중량%중에서 1종 또는 2종 이상을 단독 또는 복합적으로 더 첨가할 수도 있다.In the aluminum alloy of the present invention, 0.01 to 1.0% by weight, 0.01 to 0.3% by weight, 0.01 to 0.5% by weight, 0.01 to 0.5% by weight, 0.01 to 0.5% by weight of Ti, 0.01 to 1.0% by weight of Cu, and 0.01 to 1.0% of Zn, which constitute a rare earth metal. One type or two types or more may be added individually or in combination among the weight% and Be 0.001-0.5 weight%.

또, 본 발명의 희토류 금속 대신 희토류 금속원소들로 구성된 미쉬메탈을 사용할 수도 있다.In addition, instead of the rare earth metal of the present invention, a misch metal composed of rare earth metal elements may be used.

본 발명의 고강도 고성형성 알루미늄 합금의 제조방법은, 통상의 방법으로 용해 및 주조하여 얻은 잉곳트 또는 슬라브를 400℃-600℃에서 8시간 이상 균질화 처리를 시행한후 공냉(상온공기중 냉각)이상의 냉각속도로 퀀칭(금냉)처리하는 복합처리를 행하고, 이를 열간압연 또는 냉간압연의 과정을 거치며, 상기의 복합처리후 잉곳트 및 슬라브를 직접 소정의 두께로 가공(절단등의)하여 바로 냉연함으로써 소정의 두께를 얻는 방법에 관한 것이다.The method for producing a high-strength high-forming aluminum alloy of the present invention is more than air cooling (cooling at room temperature) after homogenizing the ingot or slab obtained by melting and casting in a conventional manner at 400 ℃-600 ℃ for 8 hours or more. By performing a quenching (gold-cooling) treatment at a cooling rate, it is subjected to a hot rolling or cold rolling process, and directly processed (such as cutting) by ingot and slab directly to a predetermined thickness after the composite treatment It relates to a method of obtaining a predetermined thickness.

본 발명자들은 Sc, La, Ce, Y, Hf, Pd, Nd 등의 희토류 금속을 첨가하여, Al-Mg 합금의 제조시 Mg의 고농도화에 따른 극심한 연신저하 및 열적취화 등의 치명적 현상을 극복하고 성형성 저하치를 적정값으로 보정하여 가공시의 고성형성을 얻는데 성공하였다. 또한 본 발명에는 희토류 금속대신 비교적 가격이 저렴한 La, Ce, Nd, Pr등의 희토류계 원소들로 구성된 미쉬메탈(Misch Metal)을 첨가할 수도 있다.The present inventors added rare earth metals such as Sc, La, Ce, Y, Hf, Pd, and Nd to overcome the fatal phenomena such as extreme draw reduction and thermal embrittlement due to the high concentration of Mg when preparing Al-Mg alloy. It succeeded in obtaining the high moldability at the time of processing by correcting the moldability fall value to a suitable value. In addition, instead of the rare earth metal, it is also possible to add a Misch Metal composed of rare earth elements such as La, Ce, Nd, and Pr, which are relatively inexpensive.

제1도는 고농도의 Mg(7중량% 이상)을 포함한 Al-Mg 합금을 150℃에서 시효처리하였을 경우 나타나는 기계적 성질의 변화를 나타낸 그래프.FIG. 1 is a graph showing the change in mechanical properties of Al-Mg alloy containing high concentration of Mg (more than 7% by weight) when aged at 150 ° C.

제2도는 고농도의 Mg(7중량% 이상)을 포함하는 Al-Mg합금에 La을 첨가하는 경우 150℃에서 시효처리시의 기계적 성질의 변화를 나타낸 그래프.2 is a graph showing the change of mechanical properties during aging treatment at 150 ° C. when La is added to an Al-Mg alloy containing a high concentration of Mg (7 wt% or more).

제3도는 상기 합금에 La 대신 미쉬 메탈(Misch Metal)을 첨가하는 경우 150℃에서 시효처리시 기계적 성질의 변화를 나타낸 그래프.3 is a graph showing changes in mechanical properties during aging at 150 ° C. when Misch Metal is added to La in place of La.

제4도는 상기 합금에 La 및 Ce를 첨가한 경우 광학현미경으로 관찰한 주조조직의 사진.Figure 4 is a photograph of the casting structure observed with an optical microscope when La and Ce is added to the alloy.

제5도는 상기 합금에 La 및 Ce를 첨가한 경우 냉각조건에 따른 기계적 성질의 변화를 나타낸 그래프.5 is a graph showing a change in mechanical properties according to cooling conditions when La and Ce are added to the alloy.

제6도는 상기 합금에 La 및 미쉬 메탈(Misch Metal)을 첨가한 경우 고온인장 시험결과를 나타낸 그래프이다.FIG. 6 is a graph showing the results of high temperature tensile test when La and Misch Metal are added to the alloy.

이하 본 발명에 따르는 고성형성, 고강도 Al합금의 성분과 비율을 상세히 설명한다.Hereinafter, the components and the ratio of the high forming, high strength Al alloy according to the present invention will be described in detail.

본 발명의 기본재료인 Al-Mg 합금은 Mg의 첨가에 따른 고용강화 및 가공강도를 얻는 합금으로 Mg량은 본 발명의 강도를 부여하는 주요한 원소이다. 특히, 수송기기용 판재로 사용하기 위해서는 4.5% 이상의 Mg가 첨가되어야만 최소의 강도를 유지할수 있다. 그러나, 대략 7.0중량% 이상의 Mg가 첨가될 경우 실제 그 제조과정 및 가공시에 심각한 균열이 발행하여 제품생산에 큰 영향을 미치게 된다. 본 발명에서는 상기의 희토류원소를 첨가함으로서 7.0중량% 이상의 고농도 Mg합금에서도 우수한 성형성을 가지게 설계하여 경량화의 정도를 증가시키는데 성공하였다.Al-Mg alloy, which is the basic material of the present invention, is an alloy that obtains solid solution strengthening and processing strength according to the addition of Mg, and the amount of Mg is a major element for imparting strength of the present invention. In particular, in order to use as a plate for transport equipment, at least 4.5% Mg must be added to maintain the minimum strength. However, when Mg is added in an amount of about 7.0% by weight or more, serious cracking occurs during manufacturing and processing, which greatly affects the production of the product. In the present invention, by adding the rare earth element, it was designed to have excellent moldability even in a high concentration Mg alloy of 7.0% by weight or more, and succeeded in increasing the degree of weight reduction.

또한, 16중량% 이상의 Mg가 첨가되는 경우 강도는 증가하나 가공성이 나빠지므로, 본 발명에서는 Mg함량의 범위를 4.5-16.0중량%로 한다.In addition, when 16% by weight or more of Mg is added, the strength increases but the workability deteriorates. In the present invention, the Mg content is in the range of 4.5-16.0% by weight.

Mn은 Mg, Si계 화합물을 균일 미세하게 석출하게 유도하며, 성형 후 가열시 강도를 증가시키며 미세결정립을 얻는데 필요한 원소이다. Mn의 함량이 0.01중량% 이하이면 효과가 거의 없고, 1.0중량% 이상이면 최대한 Mn계 화합물을 만들어 연신율을 저하시키게 된다. 따라서, Mn의 조성범위는 0.01-1.0중량%로 한다.Mn is an element necessary for inducing Mg and Si-based compounds to be uniformly finely precipitated, increasing strength upon heating after molding, and obtaining microcrystal grains. If the Mn content is 0.01% by weight or less, there is little effect. If the Mn content is 1.0% by weight or more, the Mn-based compound is made as much as possible to lower the elongation. Therefore, the composition range of Mn is 0.01-1.0 weight%.

Be은 Al합금에 있어서 주조성을 좋게 하는 미량첨가원소로서 주조시 Be이 미량 첨가될 경우 용탕의 산화를 방지할 뿐만아니라 정정한 점도를 얻을수 있어 건전한 주조조직을 얻을 수 있는 잇점이 있다. 또한 Be첨가에 의해 만들어지는 Be-입자등은 이후의 열처리 단계에서 미세결정립을 얻게하는 효과도 있다. Be의 조성범위는 0.001-0.5중량%가 바람직하다.Be is a microadditive element that improves castability in Al alloys. When Be is added in a small amount during casting, Be can not only prevent the oxidation of the molten metal but also obtain a correct viscosity, thereby obtaining a sound casting structure. In addition, Be-particles produced by the addition of Be has the effect of obtaining the fine grains in the subsequent heat treatment step. The composition range of Be is preferably 0.001-0.5% by weight.

Cu과 Zn은 Al합금에서 가장 대표적인 시효경화유도형 첨가원소로 시효열처리등에 의해 보다 향상된 강도를 얻을 수 있을 뿐만 아니라, 굽힘성등을 향상시키며, Zn의 경우에는 루더스 밴드(luders bend)의 발생을 억제하는 부가적 효과도 얻을 수 있으나, 1.0중량 %이상 첨가될 경우 급격한 연성, 성형성저하등이 나타나며, 또한 내응력 및 부식성이 증가하는 치명적 단점을 나타내게 되고, 0.01중량% 이하의 양이 첨가될 경우에는 그 효과를 기대할 수 없다. 따라서 Cu와 Zn의 조성은 공히 0.01-1.0중량%로 한다.Cu and Zn are the most representative age hardening induction additives in Al alloys, which can not only improve the strength by aging heat treatment but also improve the bendability, and in the case of Zn, luster bands Additional effects of suppression can also be obtained, but when added in an amount of 1.0 wt% or more, rapid ductility and moldability decreases, and a fatal disadvantage of increasing stress and corrosion resistance is also observed, and an amount of 0.01 wt% or less can be added. In that case, you can not expect the effect. Therefore, the composition of Cu and Zn is 0.01-1.0 weight%.

Ti 및 Zr은 이들 원소의 첨가에 의해 분산상이 생성되며 이로 인한 강도의 증가를 도모할 수 있을 뿐 아니라 입자미세화 효과를 얻을수 있어 추가적 강도를 얻을수 있는 원소이다. 그러나 이들 원소의 첨가량이 0.3중량%를 초과할 경우 이들에 의해 생성되는 금속간화합물입자들에 의해 성형성이 현격히 저하된다. 따라서, Ti 및 Zr성분의 함량은 0.01-0.3중량%로 한다.Ti and Zr are disperse phases formed by the addition of these elements, which can not only increase the strength but also increase the particle fineness, thereby obtaining additional strength. However, when the added amount of these elements exceeds 0.3% by weight, the formability is significantly reduced by the intermetallic compound particles produced by them. Therefore, the content of Ti and Zr components is 0.01-0.3 wt%.

Sc, Y, hf, La, Ce, Pd, Nd등의 희토류원소는 본 발명에 있어 가장특징적 첨가원소로 이들을 Al-Mg합금에 첨가할 경우 추가적인 고용강화효과를 기대할 수 있을 뿐 아니라 Mg의 고농도화에 따른 주조시 편석문제를 해결할 수 있고, 입계취화에 따른 성형성 저하를 방지하는 효과를 가지고 있어 Mg첨가량의 고농도화를 가능케하며, 또한 고온에서의 열적안정성을 증가시켜 본 발명품의 고온융용력을 높여주는 특징적 원소들이며, Sc의 경우 Al₃Sc상을 석출시켜 석출강화효과를 도모할수 있을 뿐만 아니라, Mg가 고농도화된 Al-Mg합금에서 소정열처리에 의한 초소성까지도 가능케하는 원소이다. 따라서 희토류원소의 성분조성범위는 0.001-0.5중량%로 한다.Rare earth elements such as Sc, Y, hf, La, Ce, Pd, and Nd are the most characteristic addition elements in the present invention. When these are added to Al-Mg alloys, they can be expected to have an additional solid solution effect and high concentration of Mg. It can solve the segregation problem during casting, and it has the effect of preventing the deterioration of formability due to grain embrittlement, enabling high concentration of Mg addition, and increasing the thermal stability at high temperature to improve the high temperature melting power of the present invention. It is a characteristic element to increase, and in the case of Sc, it is possible to enhance the precipitation strengthening effect by precipitating Al₃Sc phase, as well as an element that enables superplasticity by predetermined heat treatment in Al-Mg alloy with high concentration of Mg. Therefore, the composition range of the rare earth element is 0.001-0.5% by weight.

또한 이들 희토류원소들로 구성된 미쉬 메탈(Misch Metal)의 경우 희토류원소가 복합적으로 구성되어 있어 상기 희토류원소들의 특성들을 다양히 도모할 수 있다는 장점이 있을 뿐만 아니라 경제적으로 희토류금속에 비해 상대적으로 원가비용이 싼 최적의 첨가물질이다. 따라서 Ce, LA, Pd, Nd등의 희토류원소들로 구성된 미쉬메탈의 성분조성범위 역시 0.001-0.5중량%이다.In addition, in the case of the Misch Metal composed of these rare earth elements, the rare earth elements are complex, so that the characteristics of the rare earth elements can be improved in various ways, and the cost is relatively economical compared to the rare earth metals. This is a cheap and optimal additive. Therefore, the composition range of the mash metal composed of rare earth elements such as Ce, LA, Pd, and Nd is also 0.001-0.5% by weight.

다음은 본 발명의 제조방법에 대해 자세히 기술한다.The following describes in detail the manufacturing method of the present invention.

통상의 방법으로 용해 및 주조하여 얻은 잉곳트 또는 슬라브를 400℃-600℃에서 8시간이상 가량 열처리를 시행한후 이를 통상적인 노냉을 하지않고 공냉, 수냉 또는 얼음물등으로 급냉시키는 퀀칭을 행하여 냉각속도를 증가시킴으로서 균질화처리 뿐만아니라 용체화처리 효과를 동시에 얻는 복합 열처리를 한다. 이같은 처리는 주조중에 나타나는 각종 원소의 편석을 제거하여 균일한 조직을 얻을 수 있는 균질화 처리의 효과뿐만 아니라 고온에서의 퀀칭에 의해 성형성에 좋지 않은 효과를 나타내는 여러 석출상의 석출을 억제하는 추가적 효과를 얻을 수 있기 때문이다.The ingot or slab obtained by melting and casting in a conventional manner is subjected to heat treatment at 400 ° C.-600 ° C. for about 8 hours or more, and then quenched by quenching it with air cooling, water cooling, or ice water without using a conventional furnace cooling. By increasing the heat treatment, not only the homogenizing treatment but also the complex heat treatment which simultaneously obtains the solution treatment effect. Such treatment not only has the effect of homogenization treatment to remove segregation of various elements appearing during casting, but also has an additional effect of suppressing precipitation of various precipitated phases which have an adverse effect on formability by quenching at high temperature. Because it can.

특히, Mg의 양이 7중량%이상 첨가된 경우에는 Mg의 편석현상이 극심해지므로 이에 따라 균질화 효과를 얻기 위한 복합 열처리 시간도 8시간 이상 충분히 상기 처리를 시행하여야 한다. 특히, 이 같은 복합열처리는 Al 합금판재의 연속생산 가능성을 높여주는 본 발명의 특징적 제조공정이다. 이후 상기 처리된 잉곳트나 슬라브를 적정한 크기의 판재로 제작하기 위해 먼저 첫 번째 방법으로는 250-450℃사이에서 열간압연을 시행하는데, 이때 통상적이 경우와 비교하여 250℃의 경우는 비교적 열간압연하기에는 낮은 온도이나, 본 발명의 경우에는 비교적 250℃부근까지도 안전한 열적안정성을 나타내므로 경제성을 고려하여 열간압연의 최소온도범위를 250℃가지 낮춰 설정 열간압연한다. 적정크기까지 압연된 판재는 다시 냉연과정을 거쳐 소정의 두께를 가지는 고강도, 고성형성 Al판재를 얻는다. 이후 적정의 물성을 얻기 위해 350℃-550℃사이의 온도범위에서 용체화 처리하고 퀀칭한 후 이를 -30℃-300℃범위에서 시효처리하여 수송차체용 고강도, 고성형성 Al합금을 제조한다. 이러한 과정은 경제성을 고려하여 가급적 연속적으로 각단계가 이루어지게 조정한다.Particularly, when Mg is added in an amount of more than 7% by weight, the segregation of Mg becomes severe, and accordingly, the above-described heat treatment should be sufficiently performed for at least 8 hours to obtain a homogenizing effect. In particular, such a composite heat treatment is a characteristic manufacturing process of the present invention to increase the possibility of continuous production of Al alloy sheet material. Then, in order to fabricate the treated ingot or slab into a plate of appropriate size, first, hot rolling is performed between 250 and 450 ° C., in which case it is relatively hot rolled in case of 250 ° C. as compared with the conventional case. In the case of low temperature, but in the present invention, since the thermal stability is shown to be relatively close to 250 ° C., the minimum temperature range of hot rolling is lowered by 250 ° C. in consideration of economical efficiency. The plate rolled to an appropriate size is subjected to cold rolling again to obtain a high strength, high forming Al plate having a predetermined thickness. After the solution treatment in the temperature range of 350 ℃ to 550 ℃ to obtain the proper properties and quenched and then aged in the range of -30 ℃ to 300 ℃ to prepare a high-strength, high-forming Al alloy for the vehicle body. This process is adjusted to take each stage as continuously as possible considering economics.

두번째 방법은 잉곳트 또는 슬라브의 크기가 비교적 작은 경우 상기와 같은 균질화 처리와 용체화 처리를 합한 복합열처리를 거친후 열연과정을 생략하여 냉연만으로 최종크기를 얻거나, 크기가 큰 경우에는 열간과정이 아닌 절단등의 가공을 거쳐 소정의 크기나 폭:두께의 비를 갖는 형태로 가공한 후 이를 바로 냉연처리함으로서 열연과정의 에너지를 절약함과 동시에 비열처리형 Al합금판재 생산의 연속주조(Continuos Castion)를 가능케함으로서 경제적 잇점을 극대화 한다. 이는 본 발명의 경우 석출상이 거의 없는 경우 최대의 연성 및 성형성을 나타내 작은 크기의 잉곳트나 슬라브의 경우에는 복합열처리 후 바로 냉각압연 처리를 함으로서 최적의 강도와 성형성을 나타내는 특성을 가지기 때문이다. 이후 특수용도의 물성을 얻기 위해 350℃-550℃사이의 온도범위에서 용체화 처리하고 퀀칭한 후 이를 -30℃-300℃에서 시효처리하는 것을 특징으로 한다. 또한 첫번째 방법과 마찬가지로 각 공정은 연속적으로 진행되어 경제적 잇점을 극대화한다.In the second method, if the size of the ingot or slab is relatively small, after performing the combined heat treatment combining the homogenization treatment and the solution treatment, the hot rolling process is omitted, and if the size is large, the hot process is performed. It is processed by cutting, etc., and then processed into a shape having a predetermined size or width: thickness ratio, and then cold-rolled to save energy during the hot rolling process and at the same time to continuously cast non-heat treated Al alloy sheet. By maximizing economic benefits. This is because the present invention exhibits the maximum ductility and formability when there is almost no precipitated phase, and in the case of ingots or slabs having a small size, the present invention exhibits optimal strength and formability by performing cold rolling immediately after the composite heat treatment. After quenching and quenching at a temperature range of 350 ℃ to 550 ℃ in order to obtain the properties of a special purpose it is characterized in that it is aged at -30 ℃-300 ℃. In addition, like the first method, each process proceeds continuously to maximize economic benefits.

이하 실시예에 의해 본 발명을 보다 상세하게 설명한다.The present invention will be described in more detail with reference to the following Examples.

[실시예 1]Example 1

7중량%의 Mg와 0.1중량%의 La을 첨가한 알루미늄을 통상의 방법으로 용해 및 주조하여 얻은 잉곳트 또는 슬라브를 480℃에서 24시간 열처리를 시행한후 얼음물로 급냉시켰다. 이를 다시 냉간압연하여 소정의 두께를 얻은 후, 450℃에서 용체화 처리하고 퀀칭한 후 150℃에서 시효처리하여 Al합금을 제조하였다. 최대인장강도, 항복강도 및 연신율을 측정하여 도2에 나타내었다. 또, 200℃이상의 고온에서의 시효처리시 인장시험을 행하여 그 결과를 도6에 나타내었다.Ingots or slabs obtained by dissolving and casting aluminum added with 7% by weight of Mg and 0.1% by weight of La were subjected to heat treatment at 480 ° C for 24 hours, and then quenched with ice water. After cold rolling again to obtain a predetermined thickness, the solution was quenched at 450 ° C., quenched, and aged at 150 ° C. to prepare an Al alloy. Maximum tensile strength, yield strength and elongation were measured and shown in FIG. 2. In addition, a tensile test was performed during the aging treatment at a high temperature of 200 ° C. or higher, and the results are shown in FIG. 6.

[실시예 2]Example 2

8중량%의 Mg와 0.3중량%의 La첨가한 알루미늄을 통상의 방법으로 용해 및 주조하여 얻은 잉곳트 또는 슬라브를 실시예1과 동일한 방법으로 처리하여 Al 합금을 제조하였다. 최대인장강도, 항복강도 및 연신율을 측정하여 제2도에 나타내었다. 또, 200℃이상의 고온에서의 시효처리시 인장시험을 행하여 그 결과를 제6도에 나타내었다.An ingot or slab obtained by dissolving and casting 8% by weight of Mg and 0.3% by weight of La-added aluminum in a conventional manner was treated in the same manner as in Example 1 to prepare an Al alloy. Maximum tensile strength, yield strength and elongation were measured and shown in FIG. In addition, a tensile test was performed during the aging treatment at a high temperature of 200 ° C. or higher, and the results are shown in FIG. 6.

[실시예 3]Example 3

10중량%의 Mg와 0.3중량%의 La을 첨가한 알루미늄을 통상의 방법으로 용해 및 주조하여 얻은 잉곳트 또는 슬라브를 실시예1과 동일한 방법으로 처리하여 Al합금을 제조하였다. 광학현미경으로 주조조직을 관찰하여 그 사진을 제4도에 나타내었다.An ingot or slab obtained by dissolving and casting aluminum added with 10% by weight of Mg and 0.3% by weight of La in a conventional manner was treated in the same manner as in Example 1 to prepare an Al alloy. The cast structure was observed with an optical microscope, and the photograph is shown in FIG.

[비교예 1-3]Comparative Example 1-3

7중량%의 Mg(비교예 1), 8중량%의 Mg(비교예 2), 및 10중량%의 Mg(비교예3)을 첨가한 알루미늄을 각각 통상의 방법으로 용해 및 주조하여 얻은 잉곳트 또는 슬라브를 480℃에서 24시간 열처리를 시행하였다. 통상적인 노냉을 하여 350℃에서 열간압연을 행한후, 다시 냉간 압연하였고, 450℃에서 용체화 처리하고 퀀칭한 후 150℃에서 시효처리하여 Al합금을 제조하였다. 광학현미경으로 주조조직을 관찰하여 그 사진을 제4도에 나타내었고, 최대인장강도, 항복강도 및 연신율을 측정하여 제1도에 나타 내었다.Ingot obtained by dissolving and casting aluminum in which 7% by weight of Mg (Comparative Example 1), 8% by weight of Mg (Comparative Example 2), and 10% by weight of Mg (Comparative Example 3) were respectively Alternatively, the slabs were heat treated at 480 ° C. for 24 hours. After performing a conventional furnace cooling and hot rolling at 350 ° C., it was cold rolled again, solution treated at 450 ° C., quenched, and aged at 150 ° C. to prepare Al alloy. The microstructure of the cast structure was observed in FIG. 4, and the maximum tensile strength, yield strength and elongation were measured and shown in FIG.

또, 200℃이상의 고온에서의 시효처리시 인장시험을 행하여 그 결과를 제6도에 나타내었다.In addition, a tensile test was performed during the aging treatment at a high temperature of 200 ° C. or higher, and the results are shown in FIG. 6.

제1도 및 제2도의 결과로부터 알 수 있듯이 Mg의 첨가량을 증가시켜 강도의 증가를 유도하기 위해 Mg를 고농도로 첨가하는 경우, 즉 비교예 1-3과 같이 7중량%이상의 Mg가 첨가될 경우 150℃정도의 열노출(시효처리)에서도 급격한 연신의 저하가 나타나고 있다. 그러나, 본 발명의 실시예와 같이 Al-Mg합금에 0.1-0.3중량%의 La을 첨가한 경우의 시효처리시에는 다소의 강도증가와 함께 특히 연신율에서 크게 증가한(무첨가합금의 경우에 비해 최소 8%에서 최대 20%이상의 연신증가)우수한 열적안정성을 나타내고 있다.As can be seen from the results of FIGS. 1 and 2, when Mg is added at a high concentration to increase the amount of Mg to increase the strength, that is, when Mg of 7% by weight or more is added as in Comparative Examples 1-3. In the heat exposure (aging treatment) of about 150 ° C., a sudden drop in stretching is also observed. However, in the case of aging treatment when 0.1-0.3% by weight of La was added to Al-Mg alloy as in the embodiment of the present invention, the strength increased with a slight increase, especially in the elongation (at least 8 compared to the case of no additive alloy). It shows excellent thermal stability.

[실시예 4]Example 4

10중량%의 Mg와 0.1중량%의 미쉬메탈을 첨가한 알루미늄을 통상의 방법으로 용해 및 주조하여 얻은 잉곳트 또는 슬라브를 실시예 1과 동일한 방법으로 처리하여 Al합금을 제조하였다. 최대인장강도, 항복강도 및 연신율을 측정하였고, 무첨가된 경우인 비교예3 및 0.3중량%의 La를 첨가한 실시예3과 비교하여 제3도에 나타내었다. 또, 200℃의 고온에서의 시효처리시 인장시험을 행하여 그 결과를 제6도에 나타내었다.Ingots or slabs obtained by dissolving and casting aluminum added with 10% by weight of Mg and 0.1% by weight of misch metal in a conventional manner were treated in the same manner as in Example 1 to prepare an Al alloy. The maximum tensile strength, yield strength and elongation were measured and shown in FIG. 3 in comparison with Comparative Example 3, which is not added, and Example 3, in which 0.3 wt% of La was added. In addition, a tensile test was performed during the aging treatment at a high temperature of 200 ° C., and the results are shown in FIG. 6.

제3도의 결과로부터 알수 있듯이, 통상의 방법과 조성으로 제조된 합금의 경우 150℃에서의 10시간 내외의 열노출(시효처리)에도 급격한 연신의 감소뿐만 아니라 강도의 저하도 나타나, 실시예 4와 같이 희토류금속으로 구성된 미쉬메탈(Misch Meatal)을 첨가한 경우 열노출(시효처리)시 오히려 강도의 증가와 함께 상당한 연신율(150 x 100시간 처리시 연신율 30% 이상)을 유지하고 있다.As can be seen from the results of FIG. 3, in the case of an alloy manufactured by the conventional method and composition, the thermal exposure (aging treatment) for about 10 hours at 150 ° C. showed not only a rapid decrease in elongation but also a decrease in strength. Likewise, when Misch Meatal composed of rare earth metals is added, the elongation is maintained at the time of thermal exposure (aging treatment), and the elongation (at least 30% elongation at 150 x 100 hours) is maintained.

또, 제6도의 고온 인장시험의 결과, 실시예 1, 실시예 2, 및 실시예 4의 고농도의 Mg(Mg7중량%이상)을 포함한 Al-Mg합금에 있어 La 및 미쉬메탈을 첨가한 경우 Mg가 더욱 많이 첨가되었음에도 불구하고 이들이 첨가되지 않은 합금에 비해 모두 각 온도(200℃, 250℃, 350℃)에서의 강도 및 연신율이 증가하였으며, 특히 연신율은 비첨가합금에 비해 최소 20%에서 최대50% 이상의 증가율을 나타내 본 발명이 Mg의 고농도화에 치명적 단점인 열적취하 특성을 극복한 우수한 소재임을 나타낸다.As a result of the high temperature tensile test of FIG. 6, when Mg and La were added to Al-Mg alloys containing high concentrations of Mg (Mg 7% by weight or more) of Examples 1, 2, and 4, Although more was added, the strength and elongation at each temperature (200 ° C, 250 ° C, 350 ° C) increased compared to the alloys without them, in particular the elongation was at least 20% to 50% higher than that of non-added alloys. An increase rate of more than% indicates that the present invention is an excellent material that overcomes the thermal withdrawal property, which is a fatal disadvantage in the high concentration of Mg.

[실시예 5]Example 5

0.3중량%의 La대신 0.3중량%의 Ce을 첨가하여 실시예 3과 동일한 방법으로 Al합금을 제조하였다. 광학현미경으로 주조조직을 관찰하여 그 사진을 제4도에 나타내었고 최대 인장강도, 항복강도 및 연신율을 측정하여 실시예 3과 비교하여 제5도에 나타내었다.An Al alloy was prepared in the same manner as in Example 3 by adding 0.3 wt% Ce instead of 0.3 wt% La. The cast structure was observed with an optical microscope, and the photograph is shown in FIG. 4, and the maximum tensile strength, yield strength, and elongation were measured and shown in FIG. 5 in comparison with Example 3. FIG.

제2도의 조직사진으로부터 La, Ce등의 희토류원소 첨가에 의해 주조조직의 미세화 효과가 나타나고 있음을 알 수 있다. 이는 이 후의 열처리에서도 보다 미세한 결정임을 가지는 금속조직을 얻음으로서 강도 및 연성등에 상당히 우수한 효과를 나타내었다.From the structure photograph of FIG. 2, it can be seen that the addition of rare earth elements such as La and Ce shows the effect of miniaturization of the cast structure. This resulted in a considerably superior effect on strength and ductility by obtaining a metal structure having finer crystals in subsequent heat treatment.

[비교예 4][Comparative Example 4]

10중량%의 Mg와 0.3중량%의 La을 첨가한 알루미늄을 통상의 방법으로 용해 및 주조하여 얻은 잉곳트 또는 슬라브를 480℃에서 24시간 열처리한후, 얼음물로 급냉시키는 대신 노내에서 노냉시키는 것을 제외하고는 실시예3과 동일하게 처리하여 Al합금을 제조하였다. 최대 인장강도, 항복강도 및 연신율을 측정하여 실시예 3과 비교하여 제5도에 나타내었다.Ingots or slabs obtained by dissolving and casting aluminum added with 10% by weight of Mg and 0.3% by weight of La in a conventional manner are heat-treated at 480 ° C for 24 hours, except that they are furnace-cooled in a furnace instead of quenching with ice water. And the same process as in Example 3 to prepare an Al alloy. Maximum tensile strength, yield strength and elongation were measured and shown in FIG. 5 in comparison with Example 3.

[비교예 5][Comparative Example 5]

10중량%의 Mg와 0.3중량%의 Ce을 첨가한 알루미늄을 통상의 방법으로 용해 및 주조하여 얻은 잉곳트 또는 슬라브를 480℃에서 24시간 열처리한후, 얼음물로 급냉시키는 대신 노내에서 노냉시키는 것을 제외하고는 실시예5과 동일하게 처리하여 Al합금을 제조하였다. 최대인장강도, 항복강도 및 연신율을 측정하여 실시예 5와 비교하여 제5도에 나타내었다.Ingots or slabs obtained by dissolving and casting aluminum added with 10% by weight of Mg and 0.3% by weight of Ce are subjected to heat treatment at 480 ° C for 24 hours, except that they are quenched in a furnace instead of quenching with ice water. And Al alloy was prepared in the same manner as in Example 5. Maximum tensile strength, yield strength and elongation were measured and shown in FIG. 5 in comparison with Example 5. FIG.

제5도의 그래프에서는 강도 및 연신율 등의 기계적 성질에 대한 영향이 Ce을 첨가했을 때 보다 La을 첨가했을 때 우수하게 나타나며, 노냉시킨 경우보다 얼음물로 급냉시킨 경우가 훨씬 우수하게 나타나, 복합열처리의 효과가 크다는 것을 알수 있었다.In the graph of FIG. 5, the effects on mechanical properties such as strength and elongation are better when La is added than when Ce is added, and when quenched with ice water is much better than when it is cold, the effect of the composite heat treatment Was found to be large.

상기와 같이 본 발명의 합금 판재는 기존 Al-Mg합금의 치명적 단점인 열적취하 특성을 극복한 우수한 열적 안정성을 지닌 고강도, 고성형성 Al 합금임을 알수 있으며, 본 발명의 제조방법이 본 발명의 특성을 극대화 할 수 있는 방법임을 알수 있다.As described above, it can be seen that the alloy sheet of the present invention is a high-strength, high-forming Al alloy having excellent thermal stability that overcomes the thermal withdrawal characteristic, which is a fatal disadvantage of the existing Al-Mg alloy, and the manufacturing method of the present invention provides the characteristics of the present invention. It can be seen that it can be maximized.

Claims (2)

6-16.0중량%의 Mg, Mn 0.01-1.0중량%, Cr 0.01-0.3중량%, Zr 0.01-0.5%, Ti 0.01-0.5중량%, Cu 0.01-1.0중량%, Zn 0.01-1.0중량%과 Be 0.001-0.1중량% 및 희토류금속 그룹으로부터 선택된 1종 또는 2종 이상이 단독적으로 또는 복합적으로 0.001∼0.1중량% 첨가되어 함유되고 나머지는 Al로 구성되는 것을 특징으로 하는 희토류금속 또는 미쉬메탈을 함유하는 알루미늄합금.6-16.0 wt% Mg, Mn 0.01-1.0 wt%, Cr 0.01-0.3 wt%, Zr 0.01-0.5%, Ti 0.01-0.5 wt%, Cu 0.01-1.0 wt%, Zn 0.01-1.0 wt% and Be 0.001-0.1% by weight and one or two or more selected from the rare earth metal group are contained alone or in combination with 0.001 to 0.1% by weight, and the rest contains rare earth metals or misch metals, which are composed of Al. Aluminum alloy. 고성형과 고강도를 구비하며 경량으로된 합금판재를 제조함에 있어서, 6-16.0중량%의 Mg, 0.001-0.1중량%의 희토류금속 및 나머지의 Al로 구성되는 Al합금의 용탕을 용해 및 주조하여 얻은 잉곳트 또는 슬라브를, 40℃-600℃에서 8시간 이상 유지한후, 공냉 이상의 급냉으로 퀀칭하여 압연하고, 상기 압연과정후 추가로 350-550℃에서 열처리하고 퀀칭한 후 이를 -30-300℃범위에서 시효처리하는 것을 특징으로 하는 희토류금속 또는 미쉬메탈을 함유하는 알루미늄합금 제조방법.In manufacturing an alloy sheet having high molding and high strength and light weight, obtained by dissolving and casting a molten Al alloy composed of 6-16.0 wt% Mg, 0.001-0.1 wt% rare earth metal and the remaining Al. After maintaining the ingot or slab at 40 ° C.-600 ° C. for at least 8 hours, quenching and quenching by quenching at least with air cooling, and further heat-treating and quenching at 350-550 ° C. after the rolling process, and then -30-300 ° C. Method for producing an aluminum alloy containing rare earth metal or mismetal, characterized in that the aging treatment in.
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