KR100916194B1 - Magnesium alloy having high strength and high toughness - Google Patents

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Abstract

본 발명은 고강도 고인성의 마그네슘 합금에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 마그네슘을 주성분으로 하고 여기에 망간, 지르코늄, 아연, 구리를 첨가한 강도 및 인성이 우수한 마그네슘 합금에 관한 것이다.The present invention relates to a high strength, high toughness magnesium alloy, and more particularly, to a magnesium alloy excellent in strength and toughness in which magnesium is the main component and manganese, zirconium, zinc, and copper are added thereto.

본 마그네슘 합금은 적절한 열처리를 통해 Mn, Zr 등으로 구성된 분산입자와 Mg-Zn계 석출물을 동시에, 또는 개별적으로 형성시킬 수 있으며, 또한 Cu 첨가를 통해 편석을 억제하여 미세조직의 균질성을 향상시킴으로써 기존 마그네슘 대비 높은 강도와 인성을 나타낼 수 있다. The magnesium alloy can simultaneously or separately form dispersed particles composed of Mn, Zr and the like and Mg-Zn precipitates through appropriate heat treatment, and also improves the homogeneity of microstructures by suppressing segregation through addition of Cu. It can show higher strength and toughness than magnesium.

본 합금은 중량감소에 대한 필요성과 함께 고강도 고인성을 동시에 요구하는 자동차용 또는 전자제품용 마그네슘합금 소재 등에 이용될 수 있다.The alloy can be used for magnesium alloy materials for automobiles or electronics that require high strength and high toughness simultaneously with the need for weight reduction.

마그네슘, 고강도, 고인성 Magnesium, high strength, high toughness

Description

고강도 고인성 마그네슘 합금 {MAGNESIUM ALLOY HAVING HIGH STRENGTH AND HIGH TOUGHNESS}High Strength High Toughness Magnesium Alloy {MAGNESIUM ALLOY HAVING HIGH STRENGTH AND HIGH TOUGHNESS}

도 1a는 Mn, Zr을 포함하지 않는 Mg-Zn합금의 상태도이다.1A is a state diagram of an Mg-Zn alloy containing no Mn or Zr.

도 1b는 0.1중량% Mn, 0.1중량% Zr를 포함하는 Mg-Zn합금의 상태도이다.Figure 1b is a state diagram of the Mg-Zn alloy containing 0.1% by weight Mn, 0.1% by weight Zr.

도 2는 본 발명의 실시예에 사용된 Cu재질의 주조금형의 사진이다.Figure 2 is a photograph of the casting mold of the Cu material used in the embodiment of the present invention.

도 3은 본 발명의 실시예에 사용된 박판주조장치의 개략도이다.3 is a schematic diagram of a sheet casting apparatus used in an embodiment of the present invention.

도 4는 본 발명의 실시예에 따라 박판주조법으로 제조된 마그네슘합금 판재의 사진이다.Figure 4 is a photograph of the magnesium alloy sheet produced by the thin plate casting method according to an embodiment of the present invention.

도 5a는 본 발명의 실시예에 따라 금형주조법으로 제조된 마그네슘합금(Mg-6Zn-0.1Mn-0.2Zr-0.3Cu) 판재의 주조조직 사진이다.Figure 5a is a picture of the casting structure of the magnesium alloy (Mg-6Zn-0.1Mn-0.2Zr-0.3Cu) plate material prepared by the die casting method according to an embodiment of the present invention.

도 5b는 본 발명의 실시예에 따라 금형주조법으로 제조된 마그네슘합금(Mg-6Zn-0.1Mn-0.2Zr-0.3Cu) 판재의 T4 열처리 후의 사진이다.Figure 5b is a photograph after the T4 heat treatment of the magnesium alloy (Mg-6Zn-0.1Mn-0.2Zr-0.3Cu) plate material produced by the die casting method according to an embodiment of the present invention.

도 6은 본 발명의 실시예에 따라 박판주조법으로 제조된 마그네슘합금 (Mg-6Zn-0.3Mn-0.2Zr-0.3Cu) 판재의 주조상태의 조직도이다.6 is a structural diagram of the cast state of the magnesium alloy (Mg-6Zn-0.3Mn-0.2Zr-0.3Cu) sheet material produced by the thin plate casting method according to an embodiment of the present invention.

도 7은 본 발명의 실시예에 따라 박판주조법으로 제조된 마그네슘합금(Mg-6Zn-0.3Mn-0.2Zr-0.3Cu) 판재의 T4 열처리 후 미세한 분산입자를 보여주는 조직도이다.FIG. 7 is a structure diagram showing fine dispersed particles after T4 heat treatment of a magnesium alloy (Mg-6Zn-0.3Mn-0.2Zr-0.3Cu) sheet prepared by a thin plate casting method according to an exemplary embodiment of the present invention.

도 8은 본 발명의 실시예에 따라 박판주조법으로 제조된 마그네슘합금 판재의 T4 열처리 후의 인장성질을 보여주는 그래프이다.8 is a graph showing the tensile properties after T4 heat treatment of the magnesium alloy sheet produced by the thin plate casting method according to an embodiment of the present invention.

본 발명은 광범위한 부품의 재료로서 산업적으로 활용될 수 있도록 설계된 마그네슘 합금에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 마그네슘을 주성분으로 하고 망간(Mn), 지르코늄(Zr), 아연(Zn), 구리(Cu)를 첨가함으로써, 적절한 열처리를 통해 미세한 분산입자와 석출입자를 동시 또는 개별적으로 미세조직 내에 형성시킬 수 있으며, 미세조직의 균질성을 향상시켜, 기존의 마그네슘 대비 우수한 강도와 인성을 나타낼 수 있는 마그네슘 합금에 관한 것이다.The present invention relates to a magnesium alloy designed to be used industrially as a material for a wide range of parts, more specifically, magnesium as the main component and manganese (Mn), zirconium (Zr), zinc (Zn), copper (Cu) By adding, it is possible to form fine dispersed particles and precipitated particles in the microstructure simultaneously or separately through appropriate heat treatment, and to improve the homogeneity of the microstructure, and to provide superior strength and toughness compared to conventional magnesium. will be.

일반적으로 마그네슘 합금은 높은 비강도를 갖는 최경량의 합금으로서 일반주조 및 고압주조가 가능하며 자동차 부품이나 항공부품에 적용되는 등 그 응용범위가 넓다.In general, magnesium alloy is the lightest alloy having a high specific strength, and can be used for general casting and high pressure casting, and is widely applied to automobile parts or aviation parts.

현재까지 개발된 대표적인 마그네슘 합금의 조성을 살펴보면, 먼저 8.3~9.7중량% Al, 0.35~1.0중량% Zn, 0.15중량% 이상의 Mn, 0.1중량% 이하 Si 및 잔여분의 마그네슘으로 이루어진 고강도용 마그네슘 합금이 있고, 5.5~6.5중량% Al, 0.22중량% 이하 Zn, 0.13~0.6중량% Mn, 0.5중량% 이하 Si 및 잔여분의 마그네슘으로 이루어진 고연신용 마그네슘 합금이 있으며, 2.5~3.5중량% Al, 0.6~1.4중량% 이하 Zn, 0.2중량% 이상 Mn, 0.1중량% 이하 Si 및 잔여분의 마그네슘으로 이루어진 판재용 마그네슘 합금 등이 있다. 단, 상기 합금조성 모두 0.005중량%이하 Fe, 0.03중량% 이하 Cu 및 0.002중량% 이하 Ni의 조건을 만족해야 한다.Looking at the composition of the representative magnesium alloy developed to date, first there is a high-strength magnesium alloy consisting of 8.3 to 9.7 wt% Al, 0.35 to 1.0 wt% Zn, 0.15 wt% or more Mn, 0.1 wt% or less Si, and residual magnesium, There is a highly stretched magnesium alloy consisting of 5.5 to 6.5 wt% Al, 0.22 wt% or less Zn, 0.13 to 0.6 wt% Mn, 0.5 wt% or less Si, and residual magnesium, and 2.5 to 3.5 wt% Al, 0.6 to 1.4 wt% Magnesium alloys for sheet materials which consist of Zn, 0.2% by weight or more, Mn, 0.1% by weight or less, Si, and residual magnesium. However, all of the alloy compositions must satisfy the conditions of 0.005% by weight or less of Fe, 0.03% by weight or less of Cu, and 0.002% by weight or less of Ni.

그러나, 종래의 마그네슘 합금의 경우, 부품의 재료로서 광범위하게 사용되기에는 인성 또는 강도가 부족한 문제점이 있다.However, in the case of the conventional magnesium alloy, there is a problem that the toughness or strength is insufficient to be widely used as the material of the part.

본 발명자들은 전술한 종래기술의 문제점을 해결하기 위해 예의 연구검토한 결과, 금속공학과 열역학적 고려를 통해, Mn과 Zr 등으로 구성되는 분산입자가 순수 Mg 와 Mg-Zn계 마그네슘합금 내에 생성될 수 있음에 착안하여, 열역학적으로 계산된 합금설계와 이에 대응하는 적정 열처리 과정을 통해 광범위한 부품의 재료로서 산업적으로 널리 활용될 수 있는 고강도 고인성 마그네슘 합금의 개발을 완성하였다.The present inventors have diligently studied to solve the above-mentioned problems of the prior art, and as a result, through the metallurgy and thermodynamic considerations, dispersed particles composed of Mn and Zr, etc., may be generated in pure Mg and Mg-Zn-based magnesium alloys. Based on the thermodynamically calculated alloy design and the corresponding heat treatment process, the development of high strength and high toughness magnesium alloy can be widely used as a material for a wide range of components.

본 발명의 목적은 순수 Mg 또는 석출강화가 가능하도록 설계된 Mg-Zn계 합금에 Mn과 Zr을 첨가하여 미세한 분산입자와 석출입자를 동시 또는 개별적으로 미세조직 내부에 고루 분포시킴으로써, 고강도 고인성 마그네슘 합금을 제공하는 것이다.An object of the present invention is to add Mn and Zr to pure Mg or Mg-Zn-based alloys designed to enhance precipitation, thereby distributing fine dispersed particles and precipitated particles evenly or separately inside the microstructure, thereby providing a high strength high toughness magnesium alloy. To provide.

본 발명의 다른 목적은, Mn과 Zr의 첨가로 인해 주조과정에서의 발생하는 거시편석을 Cu 첨가를 통해 억제함으로써, 합금의 인성, 특히 연신율이 현저하게 향상된 마그네슘 합금을 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a magnesium alloy with markedly improved toughness, particularly elongation, of the alloy by suppressing the macro segregation generated in the casting process due to the addition of Mn and Zr through the addition of Cu.

전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 마그네슘 합금은, 5.0 ~ 10.0 중량%의 Zn, 0.05 ~ 0.5중량%의 Mn, 0.02 ~ 0.5중량%의 Zr을 함유하고, 잔부는 Mg 및 기타 불가피한 불순물로 이루어져 있는데 구성적 특징이 있다.Magnesium alloy according to the present invention for achieving the above object, contains 5.0 to 10.0% by weight of Zn, 0.05 to 0.5% by weight of Mn, 0.02 to 0.5% by weight of Zr, the balance of Mg and other unavoidable impurities There is a compositional feature.

도 1a와 도 1b는 상용 열역학계산 프로그램인 FactSageTM로 계산된 상태도를 나타내고 있는데 각각 Mn과 Zr을 포함하지 않는 Mg-Zn합금의 상태도와 0.1중량 Mn과 0.1중량 Zr를 포함하는 Mg-Zn합금의 상태도를 보여주고 있다.1A and 1B show a state diagram calculated with a commercial thermodynamic calculation program FactSage , which is a state diagram of Mg-Zn alloys containing no Mn and Zr, and an Mg-Zn alloy containing 0.1 wt. Mn and 0.1 wt. It is showing a state diagram.

이에 따르면 Mn과 Zr을 포함하지 않는 Mg-Zn합금의 경우에는 Mg 단상만이 안정한 영역이 존재하는 반면, Mn과 Zr를 포함하는 Mg-Zn합금의 경우에서는 단상 영역은 존재하지 않으며 Mg과 Mn2Zr의 두 상이 공존하는 영역이 존재한다는 것을 알 수 있다.According to this, in the case of Mg-Zn alloy containing no Mn and Zr, only a stable region exists in Mg single phase, whereas in the case of Mg-Zn alloy containing Mn and Zr, single phase region does not exist and Mg and Mn 2 It can be seen that there is a region where two phases of Zr coexist.

실제적인 주조공정에서는 열역학적 평형을 유지하는 응고과정을 기대하기는 힘들며 흔히 비평형 응고를 수반하기 때문에 비평형 응고과정에서 Mn 또는 Zr 등의 합금원소가 평형 고용도 이상으로 고용된다고 가정할 경우, 후속 열처리 과정에서 Mn과 Zr으로 구성되는 입자가 석출현상과 동일한 메커니즘으로 기지(matrix) 내에 균일하게 생성될 수 있다.It is difficult to expect a thermodynamic equilibrium solidification process in practical casting processes, and since it often involves non-equilibrium solidification, it is assumed that alloy elements such as Mn or Zr are employed above equilibrium employment in non-equilibrium solidification. In the heat treatment process, particles composed of Mn and Zr may be uniformly generated in a matrix by the same mechanism as that of precipitation.

또한 매우 낮은 냉각속도로 인해 용질의 과포화를 기대하기 어려운 응고과정에 있어서도 Mn과 Zr등으로 구성되는 상(相)이 수지(dendrite)상 경계나 내부에 형성될 수 있다. In addition, a phase composed of Mn, Zr, etc. may be formed at the boundary or inside of a dendrite phase even in a solidification process in which it is difficult to expect supersaturation of the solute due to a very low cooling rate.

즉, 본 발명의 핵심은 석출강화가 가능한 Mg-Zn계 합금에 Mn과 Zr을 첨가하여 Mn과 Zr을 주요 성분으로 하는 분산입자를 미세조직 내부에 생성시키고, 이와 개별적으로 Mg과 Zn로 구성되는 석출입자를 상기 분산입자와 동시에 미세조직 내부에 생성시킴으로써 기존 합금 대비 우수한 강도를 나타낼 수 있도록 하는 것이다.That is, the core of the present invention is to add Mn and Zr to the precipitation-enhanced Mg-Zn-based alloy to produce dispersed particles composed of Mn and Zr as a main component in the microstructure, and separately composed of Mg and Zn By generating the precipitated particles in the microstructure at the same time with the dispersed particles to be able to exhibit an excellent strength compared to the existing alloy.

또한, 상기 합금에는 Mn과 Zr의 첨가로 인해 발생할 수 있는 합금의 거시적인 편석(segregation)을 방지하기 위해, 추가로 0.05 ~ 0.5중량%의 Cu를 함유시킬 수 있다.In addition, the alloy may further contain 0.05 to 0.5% by weight of Cu in order to prevent macro segregation of the alloy which may occur due to the addition of Mn and Zr.

상기 각 성분의 한정 이유는 각각 다음과 같다.The reason for limitation of each said component is as follows, respectively.

아연(Zn)은 석출입자를 생성시키기 위해서는 적어도 5중량% 이상으로 첨가되어야 하며, 10중량%를 초과하게 되면 주조조직내에 존재하는 공정상(eutectic phase)의 상당량이 T4 열처리를 거친 후에도 조직내에 잔류하게 되어 기계적 물성, 특히 연신율을 취약하게 하는 원인이 되기 때문에 10중량% 이하로 유지한다.Zinc (Zn) must be added in at least 5% by weight to form precipitated particles, and if it exceeds 10% by weight, a significant amount of the eutectic phase present in the casting structure remains in the tissue even after T4 heat treatment. It is maintained at 10% by weight or less because it causes the mechanical properties, in particular the elongation is weak.

망간(Mn)은 지르코늄(Zr)과 함께 첨가되어 Mn2Zr과 같은 중간상을 형성하여, 미세조직 내에 분산입자 또는 석출입자의 형태로 존재함으로써, 마그네슘의 강도와 인성을 향상시키는데, 0.05중량% 미만으로 첨가되면 그 효과가 충분하지 않고, Zr이 첨가되어 있는 합금에 0.5중량%를 초과하여 첨가되면, 응고과정 이전의 용융금속 상태에서 조대한 Mn2Zr상이 정출되어 주조재의 연신율 하락의 원인이 되기 때문에 0.5중량% 이하로 유지한다.Manganese (Mn) is added together with zirconium (Zr) to form an intermediate phase such as Mn 2 Zr, present in the form of dispersed or precipitated particles in the microstructure, thereby improving the strength and toughness of magnesium, less than 0.05% by weight When added to the alloy, the effect is not sufficient, and when added to the alloy containing Zr in excess of 0.5% by weight, coarse Mn 2 Zr phase is crystallized in the molten metal state before the solidification process, which causes a decrease in elongation of the cast material. Therefore, it is maintained at 0.5% by weight or less.

지르코늄(Zr)은 망간(Mn)과 함께 첨가되어 Mn2Zr과 같은 중간상을 형성하여, 미세조직 내에 분산입자 또는 석출입자의 형태로 존재함으로써, 마그네슘의 강도와 인성을 향상시키는데, 0.02중량% 미만으로 첨가되면 그 효과가 충분하지 않고, Mn 이 첨가되어 있는 합금에 0.5중량%를 초과하여 첨가되면, 응고과정 이전의 용융금속 상태에서 조대한 Mn2Zr상이 정출되어 주조재의 연신율 하락의 원인이 되기 때문에 0.5중량% 이하로 유지한다.Zirconium (Zr) is added together with manganese (Mn) to form an intermediate phase such as Mn 2 Zr, and present in the form of dispersed particles or precipitated particles in the microstructure, thereby improving the strength and toughness of magnesium, less than 0.02% by weight When added to the alloy, the effect is not sufficient, and when added in excess of 0.5% by weight to the alloy to which Mn is added, coarse Mn 2 Zr phase is crystallized in the molten metal state before the solidification process, which causes a decrease in elongation of the cast material. Therefore, it is maintained at 0.5% by weight or less.

구리(Cu)는 합금의 주조시 망간(Mn)과 지르코늄(Zr)의 거시적인 편석을 방지하는 작용을 하며, 0.05중량% 미만으로 첨가되면 편석 방지 효과가 충분하지 않고, 0.5중량%를 초과하여 첨가되면, 합금의 주조성 및 내식성을 저하시키기 때문에 0.5중량% 이하로 유지한다.Copper (Cu) acts to prevent macro segregation of manganese (Mn) and zirconium (Zr) during casting of the alloy, and when added in less than 0.05% by weight, the effect of preventing segregation is not sufficient, and more than 0.5% by weight If added, the castability and corrosion resistance of the alloy are lowered, so it is maintained at 0.5% by weight or less.

이하, 본 발명의 실시예를 기초로 본 발명을 보다 구체적으로 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail based on examples of the present invention.

[실시예]EXAMPLE

순 Mg(99.9%)과 Mg-0.4중량%Zr 모합금, Mg-2.5중량%Mn 모합금, 순 Zn(99.995%), 순 Cu(99.99%)를 사용하여, 하기 표 1과 표 2에 나타난 바와 같은 Mg-Zn-Mn-Cu-Zr계 합금을 유도 용해를 통해 제조하였다.Using pure Mg (99.9%) and Mg-0.4 wt% Zr master alloy, Mg-2.5 wt% Mn master alloy, pure Zn (99.995%), pure Cu (99.99%), shown in Tables 1 and 2 below. Mg-Zn-Mn-Cu-Zr based alloys as prepared were prepared through induction melting.

제조된 합금은 금형주조법과 박판주조법에 의해 각각 주조되었다. 본 발명의 실시예에서는 금형주조법과 박판주조법을 사용하였으나, 예를 들어 사형주조, 중력주조, 가압주조, 연속주조, 다이캐스팅, 정밀주조, 분무주조, 반응고주조 등에 의해 제조될 수 있으며, 반드시 어떠한 특정한 주조방식에 한정되지는 않는다.The prepared alloy was cast by the die casting method and the sheet casting method, respectively. In the embodiment of the present invention, the mold casting method and sheet casting method are used, but for example, sand casting, gravity casting, pressure casting, continuous casting, die casting, precision casting, spray casting, reaction casting, etc. It is not limited to a specific casting method.

금형주조의 경우, 도 2에 나타난 바와 같은 구리(Cu) 재질의 금형을 사용하여, CO2와 SF6의 혼합가스 분위기 하에서 상기 조성의 합금을 재용해한 후 700℃의 온도로 유지되는 용탕을 90℃의 온도로 유지되는 금형에 주입하여, 길이 150mm, 폭 30mm, 두께 3mm의 판재를 주조하였다.In the case of die casting, a copper (Cu) mold as shown in FIG. 2 is used to melt a molten metal maintained at a temperature of 700 ° C. after re-dissolving the alloy of the composition under a mixed gas atmosphere of CO 2 and SF 6 . It injected into the metal mold | die maintained at the temperature of 90 degreeC, and cast the board | plate material of length 150mm, width 30mm, and thickness 3mm.

또한, 박판주조의 경우, 도 3의 개략도에 도시되어 있는 바와 같은 박판주조기를 사용하였고, 상기 합금은 금형주조에서와 같이 CO2와 SF6의 혼합가스 분위기 하에서 용해되었으며, 700℃의 온도로 유지되는 합금 용탕을 동일한 온도로 제어되는 턴디쉬로 이송한 후 수냉되는 두 냉각롤 사이로 주입하여, 길이 5m, 폭 70mm, 두께 2mm의 박판을 주조하였다. 이때 냉각롤의 간격은 2 mm, 롤의 속도는 4~4.5 m/min로 유지되었다. In addition, in the case of sheet casting, a sheet casting machine as shown in the schematic diagram of FIG. 3 was used, and the alloy was dissolved under a mixed gas atmosphere of CO 2 and SF 6 as in the mold casting, and maintained at a temperature of 700 ° C. The molten alloy was transferred to a tundish controlled at the same temperature and then injected between two cooling rolls which were cooled with water, and a thin plate having a length of 5 m, a width of 70 mm, and a thickness of 2 mm was cast. At this time, the interval between the cooling roll was 2 mm, the speed of the roll was maintained at 4 ~ 4.5 m / min.

이상과 같이 주조된 판재는 330℃에서 2시간 동안 열처리(T4) 되었으며, 그 후 선택적으로 150℃에서 24시간 시효처리(T6)되었다.The plate cast as described above was heat treated (T4) at 330 ° C. for 2 hours, and then aged at 150 ° C. for 24 hours (T6).

이렇게 열처리된 시편에 대해, 광학현미경, 주사전자현미경 및 투과전자현미경을 통해 미세조직을 관찰하였다.For the heat-treated specimens, microstructures were observed through an optical microscope, a scanning electron microscope, and a transmission electron microscope.

도 5a와 도 5b는 각각 금형주조법으로 제조된 Mg-6Zn-0.1Mn-0.3Zr-0.3Cu합금 판재의 주조조직과 T4 열처리 후의 조직을 각각 나타내고 있는데, 주조조직은 응고셀 간격이 20~30㎛인 등축정(等軸晶) 조직을 보여주고 있으며, 열처리 후에도 Mg와의 2차상이 공존하고 있음을 나타내고 있다.5A and 5B show the casting structure of the Mg-6Zn-0.1Mn-0.3Zr-0.3Cu alloy sheet material produced by the die casting method and the structure after T4 heat treatment, respectively, and the casting structure has a coagulation cell spacing of 20 to 30 µm. Phosphorous isotropic crystal structure is shown and the secondary phase with Mg coexists after heat processing.

도 6은 박판주조법으로 제조된 Mg-6Zn-0.3Mn-0.2Zr-0.3Cu합금 판재의 주조상태의 미세조직을 나타내는데, 박판주조조직은 금형주조법의 경우와 같이 등축정 응고조직을 보여주고 있으나 응고셀 간격은 5~10㎛로 금형주조법에 비해 미세함을 알 수 있다.Figure 6 shows the microstructure of the casting state of the Mg-6Zn-0.3Mn-0.2Zr-0.3Cu alloy sheet material produced by the thin plate casting method, the thin plate casting structure shows an equiaxed crystal solidification structure as in the case of the die casting method It can be seen that the cell spacing is 5 ~ 10㎛ finer than the mold casting method.

박판주조법으로 제조된 Mg-6Zn-0.3Mn-0.2Zr-0.3Cu합금 판재를 T4 열처리 후 TEM으로 관찰한 결과, 도 7에 나타난 바와 같이, 다량의 미세한 입자가 미세조직 내에 분산되어 있음을 알 수 있으며 이 분산입자는 Zr의 함량에 따라 증가하고 도 8의 인장시험 결과에서 알 수 있듯이, 합금의 강도향상에 기여한다.As a result of observing the Mg-6Zn-0.3Mn-0.2Zr-0.3Cu alloy sheet produced by the thin sheet casting method with TEM after T4 heat treatment, as shown in FIG. 7, a large amount of fine particles were dispersed in the microstructure. This dispersed particle increases with Zr content and contributes to the strength improvement of the alloy, as can be seen from the tensile test results of FIG. 8.

또한, 상기 열처리된 시편을 게이지 길이 12.6mm, 너비 5 mm, 두께 1 mm의 인장시편으로 제조한 후, 6.4×10-4S-1의 변형률로 인장시험하였다.In addition, the heat-treated specimen was prepared into a tensile test piece having a gauge length of 12.6 mm, a width of 5 mm, and a thickness of 1 mm, and then subjected to a tensile test at a strain rate of 6.4 × 10 −4 S −1 .

금형주조와 박판주조에 의해 제조된 합금의 조성과 인장시험 결과는 하기 표 1과 표 2에 각각 나타나 있다.The composition and the tensile test results of the alloy produced by die casting and sheet casting are shown in Table 1 and Table 2, respectively.

[표 1]TABLE 1

본 발명의 실시예에 따라 금형주조법으로 제조된 마그네슘합금 판재의 합금조성과 T4 열처리 후의 기계적 성질Alloying Properties of Magnesium Alloy Plate Prepared by Mold Casting Method According to Embodiment of the Invention and Mechanical Properties after T4 Heat Treatment

Figure 112007039202715-pat00001
Figure 112007039202715-pat00001

[표 2]TABLE 2

본 발명의 실시예에 따라 박판주조법으로 제조된 마그네슘합금 판재의 합금조성과 T4 및 T6 열처리 후의 기계적 성질Alloying Properties of Magnesium Alloy Plate Prepared by Sheet Casting Method According to Embodiments of the Invention and Mechanical Properties after T4 and T6 Heat Treatment

Figure 112007039202715-pat00002
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상기 표 1에서 알 수 있는 바와 같이, T4 열처리를 했을 경우, Mg-Zn 합금에 Zr만 첨가한 경우와, Zr와 Mn을 동시에 첨가한 경우를 대비해 보면, 인장강도는 10% 이상 증가하고, 연신율은 약 3배 이상 증가하는 것을 알 수 있다.As can be seen from Table 1, when the T4 heat treatment is performed, the tensile strength increases by 10% or more in comparison with the case where only Zr is added to the Mg-Zn alloy and when Zr and Mn are added at the same time, the elongation is increased. It can be seen that increases about three times or more.

또한, 표 1 및 2에서 알 수 있는 바와 같이, 금형주조나 박판주조와 같은 주조방법에 관계없이, 합금에 구리(Cu)를 추가로 첨가한 경우는 그렇지 않은 경우에 비해, 연신율이 현저하게 향상됨을 알 수 있다In addition, as can be seen from Tables 1 and 2, regardless of the casting method such as mold casting or sheet casting, in the case where additional copper (Cu) is added to the alloy, the elongation is remarkably improved compared with the case where it is not. I can see

즉, 본 발명의 실시예에 따른 마그네슘 합금은 종래의 마그네슘 합금에 비해 인성이 특히 현저하게 증가함을 알 수 있다.That is, the magnesium alloy according to the embodiment of the present invention can be seen that the toughness is particularly markedly increased compared to the conventional magnesium alloy.

본 발명에 따른 마그네슘 합금은 미세한 분산입자와 석출입자를 미세조직 내에 다량 생성시킬 뿐만 아니라 주조과정에서 거시편석을 억제함으로써 기존 마그네슘 합금 대비 우수한 강도와 인성을 나타낸다.The magnesium alloy according to the present invention not only generates a large amount of fine dispersed particles and precipitated particles in the microstructure, but also exhibits superior strength and toughness compared to the existing magnesium alloy by suppressing macro segregation in the casting process.

본 발명에 따른 마그네슘 합금은 가공재 또는 주조재로 이용될 수 있으며, 자동차 및 전자산업 등에 실제적 적용이 가능한 고강도 고인성 마그네슘합금 판재, 압출재, 주조품 등으로 제조될 수 있다.The magnesium alloy according to the present invention may be used as a processing material or a casting material, and may be manufactured as a high strength, high toughness magnesium alloy sheet material, an extruded material, a casting, and the like, which are practically applicable to automobiles and the electronics industry.

Claims (2)

중량%로, Zn: 5.0 ~ 10.0, Mn: 0.05 ~ 0.5미만, Zr: 0.02 ~ 0.4미만을 함유하고 나머지가 마그네슘 및 기타 불가피한 불순물로 이루어진 합금을 주조 및 열처리하여 제조된 고강도 고인성 마그네슘 합금판재.A high strength, high toughness magnesium alloy sheet produced by casting and heat-treating an alloy containing, in weight percent, Zn: 5.0 to 10.0, Mn: less than 0.05 to 0.5, Zr: less than 0.02 to 0.4 and the remainder being magnesium and other unavoidable impurities. 제 1 항에 있어서, 추가로 0.05 ~ 0.5중량%의 Cu를 함유하는 것을 특징으로 하는 고강도 고인성 마그네슘 합금 판재.The high strength high toughness magnesium alloy sheet material according to claim 1, which further contains 0.05 to 0.5% by weight of Cu.
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