KR100453642B1 - 알루미늄-마그네슘 합금, 그 용접 구조물, 상기 합금을 포함하는 플레이트와 압출물 및 상기 합금의 사용방법 - Google Patents
알루미늄-마그네슘 합금, 그 용접 구조물, 상기 합금을 포함하는 플레이트와 압출물 및 상기 합금의 사용방법 Download PDFInfo
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Abstract
본 발명에 의하면, AA5083에 비해 소프트 및 가공경화 템퍼에 있어서 크게 개선된 강도를 갖는 플레이트 또는 압출품 형태의 고강도 Al-Mg 합금이 제공된다. 본 재료는 연성, 피팅 및 박리 부식 저항이 AA5083과 동등하다. 본 재료는 80℃ 이상에서 개선된 장기간의 응력 및 박리 부식 저항을 갖는다. 조성은 5-6% Mg, >0.6-1.2% Mn, 0.4-1.5 Zn, 0.05-0.25 Zr, 최대 0.3% Cr, 최대 0.2% Ti, 최대 0.5% Fe, 최대 0.5% Si, 최대 0.4% Cu, 최대 0.4% Ag, 잔부 Al 및 불가피한 불순물을 포함한다. 본 발명의 합금의 플레이트는 잉곳을 균질화하고, 잉곳을 400-530℃의 온도범위에서 열간압연하고, 플레이트를 중간 어닐링 하거나 하지않고 냉간압연하고, 최종 및 선택적으로 냉간압연된 플레이트를 200-550℃의 온도 범위에서 어닐링하여 만들어진다.
Description
Mg >3% 함량의 Al-Mg 합금은 육상 및 해상 운송용 용기 및 저장 용기 등의 대형 용접 구조물에 광범위하게 사용되고 있다. 이 형태의 표준 합금으로 공칭 조성이 wt%로 하기와 같은 AA5083 합금이 있다.
Mg 4.0 -4.9
Mn 0.4 - 1.0
Zn ≤0.25
Cr 0.05 - 0.25
Ti ≤0.15
Fe ≤0.4
Si ≤0.4
Cu ≤0.1
기타 원소 (각각) ≤0.05
(전체) ≤0.15
잔부 Al.
특히, 소프트 및 가공경화 템퍼된 AA5083 합금은 선박, 쌍동선 및 고속 크래프트 등의 해상 선박의 건조에 사용된다. 소프트 템퍼된 AA5083 합금 플레이트는 탱커 로리, 덤프 트럭 등의 제조에 사용된다. AA5083 합금의 용도가 다양한 주된 이유는 이 합금이 고강도(통상 온도 및 저온 모두에서), 경량, 내부식성, 굽힘성, 성형성 및 용접성 등의 우수한 조합을 제공하기 때문이다. AA8035 합금의 강도는 합금내 Mg% 의 증가에 의한 연성의 큰 감소없이 증가될 수 있다. 그러나, Al-Mg 합금내 Mg% 의 증가는 박리 및 부식 저항의 큰 감소를 수반한다. 최근, 가공경화 및 소프트 템퍼된 AA5083 합금에 비해 개선된 특성을 갖는 새로운 AA5383 합금이 소개되었다. 이 경우, 개선은 AA5083 합금의 조성을 최적화함으로써 얻어졌다.
다른 Al-Mg 합금이 이하에서 설명될 종래의 문헌에 개시되어 있다.
GB-A-1458181은 JISH 5083에 대하여 강도가 증가되고, 많은 양의 Zn을 함유하는 합금을 제안하고 있다. 이 조성은 wt%로 하기와 같다.
Mg 4 - 7
Zn 0.5 - 1.5
Mn 0.1 - 0.6, 바람직하게 0.2 - 0.4
선택적으로, 하나 이상의 Cr 0.05 - 0.5
Ti 0.05 - 0.25
Zr 0.05 - 0.25
불순물 ≤0.5
잔부 Al.
실시예에서, 참고예를 무시하면, Mn 함량은 0.19 내지 0.44이고, Zr은 첨가되지 않는다. 이 합금은 냉간 제조와 압출에도 적합한 것으로 기재되어 있다.
US-A-2985530에는 AA5083보다 Zn 함량이 매우 높은 용접 및 제조용 합금이 기재되어 있다. Zn은 용접에 뒤이은 합금의 자연 시효 강화 효과를 위해 첨가된다. 플레이트의 조성은 wt%로 하기와 같다.
Mg 4.5 - 5.5, 바람직하게 4.85 - 5.35
Mn 0.2 - 0.9, 바람직하게 0.4 - 0.7
Zn 1.5 - 2.5, 바람직하게 1.75 - 2.25
Cr 0.05 - 0.2, 바람직하게 0.05 - 0.15
Ti 0.02 - 0.06, 바람직하게 0.03 - 0.05
잔부 Al.
Hector S. Campbell에 의한 "The Metallurgy of Light Alloys", Institute of Metalurgy, Ser. 3(London)의 페이지 82-100에는, 3.5 - 6%의 Mg 및 0.25 또는 0.8%의 Mn을 함유한 알루미늄 합금에 1%의 Zn을 첨가한 효과가 기재되어 있다. Zn은 100℃에서 10일에 걸쳐 시효했을 때 인장강도 및 내응력 부식성을 개선하지만, 125℃에서 10 개월에 걸쳐 시효했을 때는 그렇지 않은 것으로 개시되어 있다.
DE-A-2716799는 자동차 부품에 강판대신 사용되는 알루미늄 합금으로, wt%로 하기의 조성을 갖는 것을 제안하고 있다.
Mg 3.5 - 5.5
Zn 0.5 - 2.0
Cu 0.3 - 1.2
선택적으로 적어도 하나의 Mn 0.05 - 0.4
Cr 0.05 - 0.25
Zr 0.05 - 0.25
V 0.01 - 0.15
잔부 Al 및 불순물.
0.4% 이상의 Mn은 연성을 감소시킨다.
본원발명은 플레이트 또는 압출품 형태의 알루미늄-마그네슘 합금에 관한 것으로, 특히 육상 및 해상 수송용 저장 컨테이너 또는 저장 용기 등의 대형 용접 구조물의 제조에 적합한 알루미늄-마그네슘 합금에 관한 것이다. 예를 들면, 본 발명에 의한 플레이트는 단선체선(單船體船)의 쌍동선 형태, 고속 페리, 고속 경량선 등의 해상 운송 용기 및 이들 선박의 추진용 제트링 등의 제조에 사용될 수 있다. 본 발명의 합금 플레이트는 LNG 탱크, 사일로, 탱커 로리용 구조재료 및 기계 설비와 몰딩 플레이트 등의 다양한 용도에 사용될 수 있다. 플레이트는 수 mm 범위, 예를 들면 5mm 내지 최대 200mm 의 두께를 갖는다. 본 발명의 합금의 압출품은, 예를 들면 고속 페리 등의 해상 선박의 선루 및 심재로 사용될 수 있다.
본 발명의 하나의 목적은 표준 AA5083 합금에 비해 소프트 및 가공경화 템퍼에 있어서 강도가 크게 개선된 Al-Mg 합금 플레이트 또는 압출품을 제공하는 것이다. 또한 본 발명의 목적은 연성, 굽힘성, 피팅, 응력 및 박리 부식 저항성이 적어도 AA5083 합금과 동일한 합금 플레이트 및 압출품을 제공하는 것이다.
본 발명에 의하면, 플레이트 또는 압출품 형태이며 하기의 조성을 갖는 알루미늄-마그네슘 합금이 제공된다.
Mg 5.0 - 6.0
Mn >0.6 - 1.2
Zn 0.4 - 0.9
Zr 0.05 - 0.25
Cr 0.3 최대
Ti 0.2 최대
Fe 0.5 최대
Si 0.5 최대
Cu 0.4 최대
Ag 0.4 최대
잔부 Al 및 불가피한 불순물.
본 발명에 의하면, AA5083에 비해 고강도인 합금 플레이트 또는 압출품을 제공할 수 있고, 특히 본 발명의 합금의 용접점은 표준 AA5083 용접에 비해 높은 강도를 가질수 있다. 본 발명의 합금은 또한 AA5083 합금의 최고 사용온도인 80℃ 이상에서 장기간 응력 및 박리 부식 저항성이 개선된 것으로 나타났다.
본 발명은 또한 전술한 합금의 적어도 하나 이상의 용접된 합금 플레이트 또는 압출품을 구비한 용접 구조물을 포함한다. 바람직하게 용접점의 항복강도(proof strength)는 140MPa 이상이다.
본 발명에 있어서 개선된 특성, 특히 가공경화 및 소프트 템퍼 처리된 것에 있어서 강도의 개선은 Mg 및 Zn 함량의 증가 및 Zr 첨가에 기인한 것으로 생각된다.
본 발명의 발명자들은 AA5083 합금의 낮은 박리 및 응력부식저항이 결정입계에 석출하는 Mg-함유 양극 금속간화합물의 양의 증가에 기인하는 것으로 생각했다. 높은 Mg 함량에서 응력 및 박리부식저항은 바람직하게 결정입계상의 Zn-함유 금속간화합물 및 상대적으로 적은 Mg-함유 금속간화합물의 석출에 의해 유지될 수 있다. 결정입계상의 Zn-함유 금속간화합물의 석출은 효과적으로 결정입계상에 석출된 높은 양극성의 2원 AlMg 금속간화합물의 부피 분율을 감소시키고, 따라서 높은 함량의 Mg가 사용되어도 본 발명의 합금은 응력 및 박리 부식 저항이 크게 개선된다.
본 발명의 합금 플레이트는 선택된 조성의 Al-Mg 합금 슬라브를 중간 어닐링 및 최종 어닐링을 거치거나 거치지 않고 예비가열, 열간압연, 냉간압연함으로써 제조된다. 제조조건은 예비가열 온도범위가 400-530℃이고 균질화 시간은 24시간 이하인 것이 바람직하다. 열간압연은 500℃에서 시작하는 것이 바람직하다. 20% 압하 후 중간 어닐링을 거치거나 거치지 않고 열간압연된 플레이트를 20-60% 냉간압연하는 것이 바람직하다. 최종 및 중간 어닐링은 200-530℃의 온도범위에서, 1-10시간의 온도 상승시간 및 어닐링온도에서 10 분 에서 10 시간의 범위로 균열(soak) 시간이 바람직하다. 어닐링은 열간압연단계 후 실시될 수 있고 최종 플레이트는 최대 6%로 신장될 수 있다.
상세한 압출공정은 이하에서 설명한다.
합금 원소의 한정 및 본 발명의 알루미늄 합금의 처리 조건을 한정하는 이유는 다음과 같다.
모든 조성은 중량 퍼센트이다.
Mg : Mg는 합금의 주요한 강화 원소이다. 5.0% 미만의 Mg 함량은 요구되는 용접 강도를 제공하지 못하고, 6.0%를 초과하면 열간압연시 심각한 크랙이 발생한다. 바람직한 Mg 함량은 제조의 용이성 및 강도의 절충에 따라 5.0-5.6% 이고, 보다 바람직하게는 5.2-5.6% 이다.
Mn : Mn은 필수 첨가 원소이다. Mg와 결합하여, Mn은 합금의 용접점 및 플레이트 모두에 강도를 제공한다. 0.6% 미만의 Mn함량은 합금의 용접점(welded joint)에 충분한 강도를 제공하지 못한다. 1.2%를 초과하면 열간압연은 점점 어려워진다. 강도를 위한 Mn의 바람직한 최소량은 0.7% 이고, Mn의 바람직한 범위는 0.7-0.9% 이며 이는 강도와 제조 용이성을 절충한 것이다.
Zn : Zn은 합금의 부식 저항을 위한 중요한 첨가제이다. Zn은 또한 가공경화 템퍼에 있어서 합금의 강도에 어느 정도 기여한다. 0.4% 미만의 Zn 첨가는 AA5083과 동등한 입간(intergranular) 부식 저항을 제공하지 못한다. Zn 함량이 1.5% 초과시, 주조 및 후속하는 열간압연이 특히 산업적 규모일 때 어렵게 된다. 이 때문에 Zn의 바람직한 최대 함량은 1.4% 이다. 0.9% 초과의 Zn은 용접점의 열영향 영역(heat-affected zone)에 부식을 초래하기 때문에, 0.9% 이하의 Zn의 사용이 바람직하다.
Zr : Zr은 합금의 가공경화 템퍼에 있어서 중요한 강도 향상 원소이다. Zr은 또한 합금 플레이트의 용접중에 발생하는 크랙에 대한 중요한 방지 원소이다. Zr함량이 0.25%를 초과하면, 주요 입자가 매우 조대한 침상으로 되어 합금의 제조 용이성 및 합금 플레이트의 굽힘성을 감소시키고, 따라서 Zr 함량은 0.25% 이상이 되어서는 안된다. 가공경화 템퍼에 있어서 충분한 강도를 제공하기 위한 Zr의 최소 함량은 0.05%이며, 바람직한 Zr 함량은 0.10-0.20% 이다.
Ti : Ti은 본 발명의 합금을 사용하여 제조한 용접점 및 잉곳 모두에서 중요한 입자 미세화 원소이다. 그러나, Ti은 Zr과 결합하여 바람직하지 않은 조대한 1차 입자를 형성한다. 이를 피하기 위해, Ti 함량은 0.2% 이상이 되어서는 안되며, 바람직한 Ti 함량은 0.1% 이하이다. Ti의 적절한 최소 함량은 0.03% 이다.
Fe : Fe는 주조하는 동안 Al-Fe-Mn 화합물을 형성하므로, Mn에 의한 유리한 효과를 제한한다. 0.5%를 초과하는 Fe 함량은 1차 입자를 조대화시켜 본 발명에 의한 합금의 용접점의 피로 수명을 단축시킨다. Fe의 바람직한 함량은 0.15-0.30% 범위이고, 보다 바람직하게는 0.20-0.30% 이다.
Si : Si는 Mg2Si를 형성하고 이는 Mg>4.5%인 Al-Mg 합금내에 용해되지 않는다. 따라서, Si는 Mg의 유리한 이점을 제한한다. 또한 Si는 Fe와 결합하여 합금의 용접점의 피로 수명에 영향을 줄 수 있는 조대한 Al-Fe-Si상 입자를 형성한다. 주요 강화 원소인 Mg의 손실을 피하기 위해, Si 함량은 0.5% 이상이 되어서는 안된다. Si의 바람직한 함량은 0.07-0.20% 이며, 보다 바람직하게는 0.10-0.20% 이다.
Cr : Cr은 합금의 부식 저항을 향상시킨다. 그러나, Cr은 Mn과 Zr의 용해도를 제한한다. 따라서, 조대한 1차 입자형성을 방지하기 위해, Cr함량은 0.3% 이상이 되어서는 안된다. 바람직한 Cr의 함량 범위는 0-0.15% 이다.
Cu : Cu는 0.4% 이상이어서는 안된다. 0.4%를 초과하는 Cu 함량은 본 발명의 합금 플레이트의 피팅 부식 저항의 감소를 초래한다. 바람직한 Cu 함량은 0.15% 이하이고, 보다 바람직하게는 0.1% 이하이다.
Ag : Ag는 응력 부식 저항을 개선하기 위해 선택적으로 합금내에 최대 0.4%까지 포함될 수 있고, 바람직하게는 적어도 0.05% 포함될 수 있다.
나머지 잔부는 Al과 불가피한 불순물이다. 전형적으로 각 불순물 원소는 최대 0.05% 이며, 불순물 전체량은 최대 0.15% 이다.
본 발명의 물건을 제조하는 방법을 이하에서 설명하기로 한다.
압연전의 예비가열은 흔히 400-530℃ 온도범위에서 단일 또는 복수 단계로 실행된다. 각각의 경우에, 예비가열은 주조 상태 재료내의 합금 원소의 편석을 감소시킨다. 복수 단계인 경우, Zr, Cr, 및 Mn은 의도적으로 석출되어 열간압연된 재료의 미세구조(microstructure)를 제어할 수 있다. 열처리가 400℃ 이하에서 실행되는 경우, 결과로 얻어진 균질화 효과는 불충분하다. 또한, 슬래브의 변형에 대한 저항의 큰 증가 때문에, 산업적 규모의 열간압연은 400℃ 이하에서는 어렵다. 온도가 530℃ 보다 높으면, 공정 용융이 일어나서 바람직하지 않은 기공(pore)이 형성될 수 있다. 전술한 열처리의 바람직한 시간은 1 내지 24 시간이다. 열간압연은 바람직하게 약 500℃에서 시작한다. 본 발명의 합금의 조성 범위에서 Mg%가 증가하면, 초기 패스 스케쥴은 더 임계적이 된다.
20-60% 냉간 압연 압하율이 바람직하게 최종 어닐링전에 열간압연된 플레이트에 적용된다. Mg-함유 양극 금속간화합물의 석출이 최종 어닐링 열처리동안 균일하게 일어나도록 하기 위해 적어도 20%의 압하율이 바람직하다. 중간 어닐링 열처리없이 60%를 초과하는 냉간압연 압하율은 압연시 크랙을 초래할 수 있다. 중간 어닐링을 하는 경우, 열처리는 바람직하게 적어도 20%의 냉간 압하율의 냉간압연후에 실시되어 Mg 및/또는 Zn 함유 금속간화합물이 중간 어닐링된 재료내에 균일하게 분포하도록 한다. 최종 어닐링은 어닐링온도로부터 하나 이상의 가열, 유지 및 냉각의 복수 또는 단일 단계로 실행될 수 있다. 가열 시간은 전형적으로 10분에서 10 시간 사이이다. 어닐링온도는 템퍼에 따라 200-550℃ 온도범위이다. 가공경화 템퍼, 예를 들면 H321을 제조하기 위한 바람직한 범위는 225-275℃ 이고, 소프트 템퍼, 예를 들면 O/H111, H116 등을 위해서는 350-480℃가 바람직하다. 어닐링 온도에서 균열시간(soaking period)은 바람직하게 15 분 내지 10 시간이다. 어닐링 균열 후의 냉각 속도는 바람직하게 10-100℃/h 이다. 중간 어닐링 조건은 최종 어닐링 조건과 같다.
압출품의 제조에 있어서, 균질화 단계는 흔히 300-500℃의 온도범위에서 1-15시간 동안 실행된다. 균열온도로 부터, 빌렛(billet)은 냉각된다. 균질화 단계는 주로 주조시 나타나는 Mg-함유 공정물을 용해하기 위해 실행된다.
압출전의 예비가열은 흔히 가스로 내에서 400-530℃ 범위의 온도에서 1-24 시간동안 또는 유도로에서 1-10 분 동안 실행된다. 530℃ 와 같이 매우 과도한 온도는 보통 피한다. 압출은 가능한 압력 및 빌렛 크기에 따라 하나 또는 멀티-홀 다이를 구비한 압출 프레스로 실행가능하다. 변화가 큰 10-100의 압출비가 전형적으로 1-10m/min의 압출속도 범위에서 적용가능하다.
압출후, 압출된 부분은 물 또는 공기로 급냉된다. 어닐링은 배치 어닐링로에서 압출된 부분을 200-300℃의 온도범위로 가열함으로써 실행될 수 있다.
[실시예]
실시예 1
표 1은 소프트 및 가공경화 템퍼 재료를 제조하기 위해 사용된 잉곳의 화학조성(중량%)을 나타낸다. 잉곳은 35℃/h의 속도로 510℃ 까지 예비가열되었다. 예비가열 온도에 도달하면, 잉곳은 열간압연하기 전에 12 시간동안 균열처리된다. 95%의 전체 열간 압하율이 적용된다. 열간압연시 최초 3 패스동안 1-2%의 압하율이 적용된다. 점차적으로 패스당 % 압하율이 증가된다. 압연기를 떠나는 재료는 300±10℃의 온도범위를 갖는다. 40%의 냉간 압하율이 열간압연된 재료에 적용된다. 최종 시이트 두께는 4mm 이다. 소프트 템퍼 재료는 냉간압연된 재료를 525℃에서 15분간 어닐링함으로써 제조된다. 가공경화 템퍼 재료는 냉간압연된 재료를 250℃에서 한 시간동안 균열처리함으로써 제조된다. 가열 기간은 1시간이다. 열처리 후, 재료는 공냉된다. 결과적으로 제조된 재료의 부식 저항 및 인장특성은 표 2에 나타내었다.
표 2에서, PS는 MPa로 나타낸 항복강도이고, UTS는 MPa로 나타낸 최대인장강도이고, 연신은 %로 나타낸 최대 연신율(elogation)이다. 재료는 또한 피팅, 박리 및 결정입간 부식에 대한 저항을 시험하였다. 재료의 박리 및 피팅 부식에 대한 저항을 측정하기 위해 ASSET 테스트(ASTM G66)를 하였다. PA, PB, PC 및 PD는 ASSET 테스트 결과를 나타내며, PA는 가장 좋은 결과를 나타낸다. ASTM G67 질량 손실 테스트를 사용하여 입간부식에 대한 합금의 예민화도를 결정하였다.(결과는 표 2의 mg/cm2). 합금 패널을 용접한 시료를 시험하여 용접점의 인장특성을 조사하였다.
본 발명의 실시예의 합금은 B4-B7, B11 및 B13-B15이다. 다른 합금을 본 발명의 합금과 비교하였다. AO는 전형적인 AA5083 합금이다. 표 1에 도시된 조성은 Mg<5%인 경우 코드 A이고, Mg 5-6%인 경우 코드 B이고, 6% Mg를 초과하는 경우 코드 C의 그룹으로 분류했다.
코드 A합금과 코드 B합금의 단순한 용접강도의 비교는 명확히 상당히 높은 용접 강도를 얻기 위해서는 5%를 넘는 Mg 함량이 요구됨을 나타낸다. 그러나 Mg함량 증가가 용접강도를 증가시킨다 하더라도, 코드 C합금은 세가지 모두 열간압연시 크랙이 발생하였으며, 이는 Mg 함량이 6%를 초과하면 합금 제조의 용이성이 크게 악화됨을 의미한다. 5%를 초과하는 Mg의 증가는 또한 B3 합금의 중량 손실 값이 17mg/cm2(H321 템퍼)으로 나타난 바와 같이 중량 손실값으로 표시되는 입간부식에 대한 예민화도를 증가시키게 된다. B4-B7 합금과 표준 AA5083(합금 A0) 합금과의 중량 손실값의 비교는 Mg>5%인 합금에 0.4%를 초과하는 Zn 첨가는 입간 부식에 대한 저항을 크게 증가시킴을 나타낸다.
B1 및 B2 합금의 ASSET 테스트 결과는 0.4%를 초과하는 Cu 함량은 피팅 부식이 허용할 수 없는 정도가 되게 하며, 따라서 AA5083 합금에 비해 피팅-박리 저항을 개선하기 위해서는 Cu 함량은 0.4% 이하로 유지되어야 한다. 그러나, Mn 함량을 제외하고, B9 합금 및 B5 합금의 조성은 유사하지만, H321 템퍼된 B9 합금의 강도는 B5 보다 낮으며, 이는 고강도를 얻기 위해서는 Mn 함량을 0.4%보다 크게 하는 것이 중요함을 의미한다. 그러나, 1.3%의 Mn을 함유하는 B10합금의 열간압연시 심각한 크랙 발생은, 1.3%가 H321 템퍼에서 Mn 첨가에 의한 강도증가시 최대 한계임을 의미한다. 여러 가지 시험에서 얻은 경험은,0.7-0.9%의 Mn함량이 강도 증가와 제조 용이성과의 절충을 나타낸다.
B11, B14 및 B16의 특성은 Zr의 효과를 알기 위해 비교될 수 있고, 이들 합금의 결과는 Zr 첨가는 가공경화 템퍼에 있어서 강도 및 용접점의 강도 모두를 증가시킴을 나타낸다. B16 합금의 열간압연시 크랙 발생은 Zr 첨가의 한계는 0.3% 미만임을 나타낸다. 대규모 실험은 0.2%를 초과하는 Zr 함량에서 조대한 금속간화합물의 형성의 위험이 있음을 나타내며, 따라서 0.1-0.2%의 Zr 함량이 바람직하다. B4, B5, B6, B7, B11, B13, B14 및 B15는 본 발명이 AA5083 합금에 비해 용접전후에 강도가 상당히 높다는 점 뿐만아니라, 부식저항도 표준 합금에 비해 상당힌 높음을 나타낸다.
실시예 2
중량%로 아래의 표 3에 나타낸 조성을 갖는 DC 주조 잉곳(합금 D1)이 510℃/12h의 조건을 사용하여 균질화되고 두께 13mm의 플레이트로 열간압연되었다. 열간압연된 플레이트는 더 냉간압연되어 8mm두께로 되었다.
원소 | Mg | Mn | Zn | Zr | Cu | Fe | Si | Ti | Cr | Al |
합금 D1 | 5.2 | 0.8 | 0.8 | 0.13 | <0.1 | 0.2 | 0.1 | 0.024 | <0.01 | 잔부 |
플레이트는 이어서 250℃에서 1시간동안 어닐링되었다. 플레이트의 부식저항 및 인장특성이 시험되었다. ASTM G66 및 ASTM G67을 사용하여 피팅 및 박리와 입간 부식에 대한 예민화도를 측정하였다. D1 합금의 용접전의 특성이 표 4에 나타내었고, 표준 AA5083 합금과 비교하였다. 표 4에 도시된 데이터의 각 항목은 합금 D1으로 제조된 시료로 10번 테스트한 평균값이다. 표 4로부터 D1 합금은 표준 AA5083 합금에 비해 매우 높은 항복 및 최대인장강도를 가질 뿐만 아니라, 동일한 수준의 피팅, 박리 및 입간 부식에 대한 저항을 갖는 것이 명확하다.
특성 | AA5083 | 합금 D1 |
항복강도(MPa) | 257 | 305 |
최대 인장강도(MPa) | 344 | 410 |
연신(%) | 16.3 | 14 |
ASSET 테스트 결과 | PB | PA/PB |
중량 손실 결과(mg/cm2 ) | 4 | 5 |
800×800 크기의 D1 합금 용접 패널이 190A 및 23V의 전류와 전압을 사용하여 제조되었다. 세 개의 패스를 사용하여 용접점을 만들었다. 용접된 패널로부터 25 크로스 용접 인장이 기계 가공되었다. 사용된 필러 와이어는 AA5183이었다. 참고를 위해, 동일하게 용접된 표준 AA5083 합금의 패널로부터 25 크로스 용접 인장이 만들어졌다. 표 5는 각각 D1/5183 및 5083/5183 합금의 25 용접점으로부터 얻어진 25 인장 테스트 데이터를 평균, 최대 및 최소값으로 나타낸다. 표 5의 데이터에서 명확한 바와같이 D1 합금은 표준 AA5083 합금에 비해 용접된 상태에서 매우 높은 항복 및 초대인장강도를 갖는다.
합금 5083/5183 | 합금 D1/5183 | |||||
PSMPa | UTSMPa | 연신% | PSMPa | UTSMPa | 연신% | |
평균 | 139 | 287 | 17.2 | 176 | 312 | 15.8 |
최소 | 134 | 281 | 11.4 | 164 | 298 | 11.8 |
최대 | 146 | 294 | 21.9 | 185 | 325 | 21.1 |
실시예 3
실시예 2의 D1 합금과 동일 조성을 갖는 DC 주조 잉곳이 510℃/12h 의 조건으로 균질화되고 열간압연하여 두께 13mm의 플레이트로 하였다. 열간압연된 플레이트는 더 냉간압연되어 8mm의 두께로 되었다. 플레이트를 이어서 350℃에서 1시간동안 어닐링하였다. 이와같이 하여 만들어진 'O' 템퍼 플레이트는 계속해서 시료를 100℃에서 1시간에서 30일동안 다양한 기간동안 균열하여 열처리를 하였다. 비교 목적을 위해, 8mm, O 템퍼 AA5083 플레이트를 D1 합금의 시료와 마찬가지로 열처리하였다. 시료의 미세구조는 주사 전자 현미경을 이용하여 조사하였다. 100℃에 노출된 AA5083 합금의 시험은 양극의 금속간화합물이 결정입계에 석출함을 나타낸다. 또한, 100℃에 노출되는 시간이 증가할수록 결정입계 석출은 더 심해진다. 이는 종국에 양극 금속간화합물의 연속적인 입계 네트워크가 되도록 한다. 그러나, 표준 AA5083 합금과 다르게, D1 합금의 시료는 100℃에서 오래 유지된 후에도 결정내에 양극 금속간화합물 석출물을 포함함을 알 수 있다. 연속적인 양극의 금속간화합물의 네트워크는 응력 부식 크랙을 야기하는 것으로 알려져 있기 때문에, 표준 AA5083 합금의 사용은 사용할 때의 온도가 80℃ 이하로 제한된다. 그러나, D1 합금의 화학적 기구는 100℃에서 오래 노출되 경우에도 연속적인 결정 입계 석출을 허용하지 않으므로, 이 합금은 사용할 때 온도가 80℃ 이상인 경우에서의 사용에도 적절하다고 할 수 있다.
Claims (21)
- 중량%로 하기의 조성을 갖는 알루미늄-마그네슘 합금에 있어서,Mg 5.0 - 6.0Mn >0.6 - 1.2Zn 0.4 - 0.9Zr 0.05 - 0.25Cr 0.3 최대Ti 0.2 최대Fe 0.5 최대Si 0.5 최대Cu 0.4 최대Ag 0.4 최대잔부 Al 및 불가피한 불순물로 이루어지고,각 불순물 성분은 최대 0.05% 존재하고, 전체 불순물의 양은 최대 0.15% 인 것을 특징으로 하는 알루미늄-마그네슘 합금.
- 제 1 항에 있어서,소프트 템퍼 및 가공경화 템퍼로부터 선택된 탬퍼를 갖는 것을 특징으로 하는 알루미늄-마그네슘 합금.
- 제 1 항에 있어서,Mn 함량이 0.7wt% 이상인 것을 특징으로 하는 알루미늄-마그네슘 합금.
- 제 3 항에 있어서,Mn 함량이 0.7 - 0.9wt% 범위에 속하는 것을 특징으로 하는 알루미늄-마그네슘 합금.
- 제 1 항에 있어서,Zr 함량이 0.10 - 0.20wt% 범위에 속하는 것을 특징으로 하는 알루미늄-마그네슘 합금.
- 제 1 항에 있어서,Mg 함량이 5.2 - 5.6wt% 범위에 속하는 것을 특징으로 하는 알루미늄-마그네슘 합금.
- 제 1 항에 있어서,Cr 함량이 0.15wt% 이하인 것을 특징으로 하는 알루미늄-마그네슘 합금.
- 제 1 항에 있어서,Ti 함량이 0.10wt% 이하인 것을 특징으로 하는 알루미늄-마그네슘 합금.
- 제 1 항에 있어서,Fe 함량이 0.2 - 0.3wt% 범위에 속하는 것을 특징으로 하는 알루미늄-마그네슘 합금.
- 제 1 항에 있어서,Si 함량이 0.1 ~ 0.2wt% 범위에 속하는 것을 특징으로 하는 알루미늄-마그네슘 합금.
- 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,Cu 함량이 0.1wt% 이하인 것을 특징으로 하는 알루미늄-마그네슘 합금.
- 제 1 항에 따른 알루미늄-마그네슘 합금으로 제작된 용접 플레이트를 적어도 하나 포함하는 것을 특징으로 하는 용접 구조물.
- 제 12 항에 있어서,상기 플레이트 또는 압출품의 용접 항복강도가 140Mpa 이상인 것을 특징으로 하는 용접 구조물.
- 합금의 플레이트 또는 압출품을 포함하는 구조물을 80℃ 이상의 온도에서 사용하는 것을 포함하는 제 1 항에 따른 알루미늄-마그네슘 합금의 사용방법.
- 제 1 항에 따른 알루미늄-마그네슘 합금을 포함하는 플레이트.
- 제 1 항에 따른 알루미늄-마그네슘 합금을 포함하는 압출품.
- 제 1 항에 따른 알루미늄-마그네슘 합금을 포함하는 압출 제품.
- 제 1 항에 있어서,O-템퍼 및 가공경화 템퍼를 갖는 것을 특징으로 하는 알루미늄-마그네슘 합금.
- 제 1 항에 있어서,H321-템퍼를 갖는 것을 특징으로 하는 알루미늄-마그네슘 합금.
- 제 1 항에 있어서,Ag 함량이 0.05 - 0.4wt% 범위에 속하는 것을 특징으로 하는 알루미늄-마그네슘 합금.
- 제 1 항에 따른 알루미늄-마그네슘으로 제작된 하나 이상의 용접 압출품을 포함하는 용접 구조물.
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