KR101468689B1 - 저온 초소성이 높은 소재를 대량으로 제조하는 방법 - Google Patents

저온 초소성이 높은 소재를 대량으로 제조하는 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR101468689B1
KR101468689B1 KR1020070140002A KR20070140002A KR101468689B1 KR 101468689 B1 KR101468689 B1 KR 101468689B1 KR 1020070140002 A KR1020070140002 A KR 1020070140002A KR 20070140002 A KR20070140002 A KR 20070140002A KR 101468689 B1 KR101468689 B1 KR 101468689B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
temperature
rolling
super
alloy
superplasticity
Prior art date
Application number
KR1020070140002A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20090072031A (ko
Inventor
김우진
Original Assignee
김우진
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 김우진 filed Critical 김우진
Priority to KR1020070140002A priority Critical patent/KR101468689B1/ko
Publication of KR20090072031A publication Critical patent/KR20090072031A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101468689B1 publication Critical patent/KR101468689B1/ko

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21B—ROLLING OF METAL
    • B21B3/00—Rolling materials of special alloys so far as the composition of the alloy requires or permits special rolling methods or sequences ; Rolling of aluminium, copper, zinc or other non-ferrous metals
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21B—ROLLING OF METAL
    • B21B27/00—Rolls, roll alloys or roll fabrication; Lubricating, cooling or heating rolls while in use
    • B21B27/06—Lubricating, cooling or heating rolls
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21B—ROLLING OF METAL
    • B21B37/00—Control devices or methods specially adapted for metal-rolling mills or the work produced thereby
    • B21B37/16—Control of thickness, width, diameter or other transverse dimensions
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21B—ROLLING OF METAL
    • B21B37/00—Control devices or methods specially adapted for metal-rolling mills or the work produced thereby
    • B21B37/46—Roll speed or drive motor control
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21B—ROLLING OF METAL
    • B21B37/00—Control devices or methods specially adapted for metal-rolling mills or the work produced thereby
    • B21B37/74—Temperature control, e.g. by cooling or heating the rolls or the product
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21B—ROLLING OF METAL
    • B21B45/00—Devices for surface or other treatment of work, specially combined with or arranged in, or specially adapted for use in connection with, metal-rolling mills
    • B21B45/004—Heating the product
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21B—ROLLING OF METAL
    • B21B2265/00—Forming parameters
    • B21B2265/14—Reduction rate
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21B—ROLLING OF METAL
    • B21B2275/00—Mill drive parameters
    • B21B2275/02—Speed
    • B21B2275/04—Roll speed

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metal Rolling (AREA)

Abstract

본 발명은 저온 초소성이 높은 소재를 제조하는 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 초소성을 발현하는 재료라 하더라도 대부분 고온에서만 제한적으로 초소성이 가능하였던 종래 기술을 대폭 개량하여 비교적 저온에서도 충분한 초소성을 발현할 수 있도록 하는 소재의 저온 초소성을 향상시키는 방법에 관한 것이다.
본 발명의 방법은 재료를 가열하는 단계; 상기 가열된 재료를 가열된 롤을 이용하여 이속압연하여 판재를 제조하는 단계; 그리고 상기 압연된 판재를 100~400℃의 온도에서 10분~10시간 열처리하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
초소성, 연신율, 판재, 이속압연, 석출물

Description

저온 초소성이 높은 소재를 대량으로 제조하는 방법{MASS MANUFACTURING METHOD OF MATERIALS HAVING EXCELLENT LOW TEMPERATURE SUPER-PLATICITY}
본 발명은 저온 초소성이 높은 소재(판재)를 제조하는 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 초소성을 발현하는 재료라 하더라도 대부분 고온에서만 제한적으로 초소성이 가능하였던 종래 기술을 대폭 개량하여 비교적 저온에서도 충분한 초소성을 발현할 수 있도록 하는 소재의 저온 초소성을 향상시키는 방법에 관한 것이다.
초소성이라함은 매우 낮은 응력하에서 매우 높은 소성 변형율을 나타내는 현상을 말한다. 재료가 초소성을 나타낼 경우에는 복잡한 형상의 제품을 조립이나 용접없이 제조할 수 있다.
이러한, 초소성은 연성과는 다른 개념으로서, 비록 연성이 우수하다 하더라도 초소성이 우수하지 않을 수 있다. 즉, 도 1은 고온에서 초소성이 우수한 AZ61 마그네슘 합금과 AZ91 마그네슘 합금의 상온 연성을 테스트한 결과인데, 최대 변형 률이 0.1 수준 이하로서 그다지 우수하지 못한 반면 일반적으로 좋은 초소성이 발현하지 못하는 AZ31 마그네슘 합금의 경우에는 최대 0.3 정도의 변형률을 나타내므로 초소성을 가지는 AZ61이나 AZ91 재료에 비하여 그 연성이 매우 뛰어남을 알 수 있다.
일반적으로 금속에서 일어나는 초소성 현상은 금속 내부의 결정립의 크기와 모양에 기인한다. 즉, 금속내부에 존재하는 결정립 모양이 등축정이고 결정립 사이가 고각일 때 금속 결정립들은 서로에 대하여 미끄러지는 현상을 경험하게 되는데 이러한 현상들이 전체 변형 거동을 지배하게 되면 대변형에서 파괴가 잘 일어나지 않는 초소성 현상이 발현되게 되는 것이다.
그러므로 금속 재료의 초소성을 구현하기 위해서는 결정립미세화를 통해 결정입계 면적을 높이며, 미세구조 내부에 고각 결정립계 분율이 높도록 하는 것이 중요하다. 이러한 목적은 결정립사이의 입계각이 고각화 될 수 있도록 재료를 열처리 및 소성 가공함으로써 달성될 수 있다는 것이 당연하다.
결정립미세화를 통해 우수한 초소성을 얻는 방법으로는 분말야금법과 기계적합금화 법을 들 수 있다.
상기 방법 중 분말야금법을 우선 설명하면 다음과 같다. 분말야금법이라 함은 직경이 수백 내지 수천 마이크로 미터 정도인 분말을 사용하는 방법으로 이들을 소결하여 벌크 소재를 우선 제조한 다음 압연이나 압출 등의 가공을 행하는 방법이다. 상기 방법을 이용할 경우 결정립 크기가 약 2 마이크로 미터 이하의 미세한 결정립을 얻을 수 있다. 상기 분말야금법을 사용할 경우에는 초소성을 약 10-2s-1 정도의 빠른 변형률 속도에서 얻을 수 있다.
그러나 상기 방법의 문제점은 가공 코스트가 높으며 가공과정이 복잡하다는 것이다. 분말야금법은 우선 분말을 사용하여야 하기 때문에, 아토마이징(atomizing) 등의 기술을 이용하여 분말을 제조하여야 하는 공정이 필요하게 되며 본 공정은 매우 까다롭고도 복잡한 공정이다. 또한 분말의 특성상 표면에너지가 매우 높기 때문에 알루미늄과 같이 산소와 친화력이 높은 합금에서는 산화반응이 일어나기 쉬우며 그 결과 표면에 산화층이 형성되게 된다. 상기 산화층의 양은 표면적에 비례하게 되는데 분말의 경우에는 소재의 양에 비하여 표면적이 아주 크기 때문에 산화층의 양은 무시할 수 없을 정도로 많아져서 가공되는 소재의 순도에 영향을 미치게 되며 결과적으로는 기계적 특성까지 저해될 우려가 있다.
기계적 합금화 법은 분말 야금법의 한가지 특별한 방법으로서 높은 에너지상태의 볼 분쇄기 안에서 연성이 좋은 분말상태의 금속들이 충돌하는 볼과 볼사이에 끼어서 짓눌려 접합된 후 이것이 다시 충돌로 파괴되어 떨어져 나가고 또 다시 눌려 결합되고, 떨어져 나가는 등의 압접과 파괴의 반복과정을 통하여 서로 다른 두 금속상이 미세한 혼합물을 이루게 되며, 이를 계속하면 녹이지 않고도 균일한 합금상의 분말을 얻을 수 있는 공정이다. 상기 방법을 이용할 경우에도 미세한 초기 결정립을 얻을 수 있어서 이후 압연 또는 압출 과정을 통하여 얻을 수 있는 결정립 크기를 약 2 마이크로미터 이하로 미세하게 할 수 있어 10-2s-1 이상의 변형 속도에서 초소성을 보이는 소재를 얻을 수 있다.
그러나, 이러한 기계적 합금화법 역시 대량의 소재를 제조하기에는 그 생산성이 매우 취약하며, 제조에 많은 비용이 소요된다는 문제가 있다.
소재를 대량이면서 비교적 염가를 제조하기 위한 방법 중 하나로서, 주조법으로 얻은 잉곳 재료에 압연 소성 공정을 적용하여 공정 중 혹은 공정 후 열처리를 통해 동적 재결정 혹은 정적 재결정을 유도하여, 결정립이 미세화 됨과 동시에 등축상의 결정립이 형성되도록 하고, 결정립계 불일치각을 고각으로 만들어주는 방법이 시도되었다. 상기 방법으로 할 경우에 내부에 등축상의 결정립이 형성되고 고각 입계의 분율이 높아 초소성 가공시 양호한 결과를 얻을 수 있었다.
그러나, 상기 종래 기술의 문제점 중 한가지는 결정립의 크기를 줄이기 위해 석출물을 다량 형성시키게 되는데, 이러한 석출물은 고온에서는 활발한 원자의 확산으로 인해, 소성변형에 대한 저항이 낮으면서 결정립을 미세화 하거나 결정립성 장을 억제하는데 큰 기여를 하기 때문에, 고온 초소성에는 큰 도움이 될 수 있으나, 온도를 낮추어 저온에서 성형할 경우에는 오히려 변형시 저항을 발생시키는 요인으로 작용하여 공동을 쉽게 발생시켜, 변형능이 급격히 저하되기 때문에 초소성이 발현되기 어려워진다.
따라서, 현재까지는 분말야금법이나 기계적 합금화법이 아닌, 압연 등과 같은 대량 생산 방법에 의해 저온에서 초소성을 발현하는 재료를 제조할 수 있는 방법은 제안되지 않았다.
본 발명은 상술한 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 일측면에 따르면, 저온에서도 초소성이 뛰어난 재료를 저비용으로 대량생산하는 방법이 제공된다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 방법은 재료를 가열하는 단계; 상기 가열된 재료를 가열된 롤을 이용하여 패스 당 20% 이상의 압하율로 1패스 이상 이속압연하여 판재를 제조하는 단계; 그리고 상기 압연된 판재를 100~400℃의 온도에서 10분~10시간 열처리하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 재료와 롤을 가열하는 온도는 100~400℃인 것이 바람직하다.
또한, 상기 이속압연시 마주 보는 두 롤의 회전속도의 비율은 1.5:1 ~ 5:1 인 것이 바람직하다.
본 발명에 의할 경우에는 저온에서도 뛰어난 초소성을 가진 재료를 제조할 수 있어 소재의 가공비용이 감소될 수 있을 뿐만 아니라, 상기 소재를 압연법으로 제조하기 때문에 소재의 제조비용도 획기적으로 절감될 수 있다.
이하, 본 발명을 상세히 설명한다.
본 발명에서 대상으로 하는 재료는 초소성 가공 재료에 적합한 재료라면 그 재료의 범위를 제한하지 않는다. 다만, 그 예를 들면 AZ31, AZ61 및 AZ91과 같은 AZ계열(Mg-Al-Zn계열) 마그네슘 합금, ZK60, ZK61, ZK40 등의 ZK계열(Mg-Al-Zr 계열) 마그네슘합금, AM60 등의 AM계열(Mg-Al-Mn) 마그네슘 합금, Mg-Li 계열 마그네슘 합금, Mg-Zn-Nd, Mg-Gd, Mg-Zn-Al-Y Mg-희토류 금속계 마그네슘 합금, 2004, 7475, 7075, 5083, 8090, Al-Mg-Sc계, Al-Mg-Cr계, Al-Zn-Ca계, Al-Ti계, Al-Cu-Li-Mg-Zr계 등의 Al 합금, Ti-6Al-4V, Ti-Al-Mn, Ti-Rare earth-Ta-V 등의 Ti 합금 등을 들 수 있다.
'저온'이라는 용어는 그 의미가 상대적인 것으로서 종래 재료가 초소성을 발현하는 재료보다 낮은 온도라는 것을 의미한다. 보다 구체적으로 설명하면 본 발명에서는 상기 저온이라는 개념을 200~300℃의 온도범위로 설정한다. 특히, 마그네슘 합금의 경우에는 200~250℃로 설정하는 것이 보다 바람직하며, 알루미늄 합금의 경우에는 250~300℃로 설정하는 것이 보다 바람직하다.
본 발명의 발명자들은 상술한 종래기술의 문제점을 해결하기 위해 깊이 연구한 결과, 종래 압연법 등으로 재료를 제조할 때, 초소성에 적합한 재료는 결정립을 미세화하기 위해 석출물이 많이 형성되는 성분계를 가지는데, 이러한 석출물만으로는 오히려 저온 초소성 발현에는 문제가 있음을 발견하고 본 발명에 이르게 되었다. 즉, 저온에서는 상기 석출물에 의한 변형 저항에 대응하기 위해서는 결정립의 크기와 석출물의 크기를 더욱 미세화할 필요가 있음을 발견하고, 이를 달성하기 위해서 강소성 이속압연을 적용하였다.
강소성 이속압연이라 함은 압연시 판재가 지나가는 상하 두 롤의 회전속도를 달리하여 판재에 극심한 전단응력이 작용하도록 하는 압연법을 말하는 것으로서, 이러한 경우에는 내부에 1 미크론 이하, 즉 서브 미크론 크기의 아주 작은 결정립을 형성할 수 있으며, 그에 따라 결정립계 면적이 증가하여 초소성 발현에 아주 효과적인 것이다. 또한 강소성 이속압연에 의해 발생하는 높은 전단변형은 석출물을 물리적으로 분쇄하는데 매우 효과적일 뿐만 아니라, 강소성 압연 중 발생하는 높은 변형열에 의해 석출물이 기지내로 녹아들어가고 재석출하는 현상이 발생하면서 미세한 석출물이 결정입계에 선택적으로 석출할 수 있음에 따라 재료의 결정립 성장을 효과적으로 억제하여 초소성능을 향상시킨다.
또한, 상기 이속압연시에는 소재가 적절한 온도를 가지고 있어야 가공 및 등축정 미세결정립 확보에 효과적이므로 이속압연 전 그리고 이속압연 도중에 재료의 온도를 적절히 유지할 필요가 있다. 즉, 압연시 재료 내부의 동적재결정을 촉진하면서 압연저항을 최소화 하기 위해서는 온도를 일정 수준 이상으로 유지할 필요가 있다. 다만, 과다하게 높을 경우에는 동적 결정립 성장이 클 수 있다.
따라서, 이속압연되는 재료는 이속압연 중 100~400℃의 온도범위로 예열될 필요가 있으며, 이속압연시에도 상기 온도를 지속하기 위하여 롤의 표면을 상기 온도로 가열할 필요가 있다. 다만, 상기 온도는 재료별로 약간씩 달라질 수 있는데, 알루미늄의 경우는 100~300℃로 예열 및 가열하는 것이 보다 바람직하며, 마그네슘의 경우는 150~300℃로 예열 및 가열하는 것이 보다 바람직하다.
이속압연시 상하 롤의 속도비는 내부 결정립의 크기를 결정하는 중요한 인자이다. 본 발명에서는 상기 상하 롤의 속도비를 1.5:1~5:1로 설정하는 것이 바람직하다. 만일 상하 롤의 속도비가 상기 비율보다 낮을 경우에는 내부 결정립이 충분히 미세하되기 어려우며, 반대로, 상하 롤의 속도비가 상기 비율보다 높을 경우에는 재료에 작용하는 전단응력이 과다하여 재료의 손상이 발생한다.
또한, 재료에 대하여 강소성 가공을 하여야 하므로 패스당 압하량을 20% 이상 부여하는 압연을 1회 이상　실시하는 것이 보다 바람직하다. 압하량이 부족할 경우에는 재료에 충분한 소성변형이 가해지지 않아 바람직하지 않다. 다만, 압연기의 성능이 뒷받침되는한 압하는 가급적 많이 실시하는 것이 바람직하기 때문에 상기 압하율의 상한은 특별히 정하지 않는다. 또한, 여러 패스를 통해 압연하는 경우는 재압연을 위해 판재를 재가열해야 하는 과정을 거쳐야 하는데, 이러한 과정 중, 회복과 결정립 성장에 의해 결정립 및 석출물 조대화가 일어날 수 있으므로, 압연은 1~4회의 압연패스로 실시하는 것이 바람직하다. 또한, 4회의 압연패스로 실시할 경우 패스당 압하율이 최소 80%에 달하기 때문에 5회 이상의 압연패스는 현실적으로 가능하지 않다는 점도 상기 압연패스를 4회 이하로 제한하는 이유이다.
상기와 같이 이속압연된 판재는 이후 일정한 온도에서 가열하는 것이 바람직하다. 이는 재료에 열처리를 함으로써 상기 온도에서 비평형 상태의 결정입계 (비평형결정입계)를 평형 상태의 결정입계(평형결정입계)로 전환시킴으로써 결정립 미끄러짐을 촉진시켜 초소성을 더욱 향상시키기 위한 것이다.
이를 위해서는 상기 열처리는 압연된 판재를 100~400℃의 온도에서 10분~10시간 가열하는 방식으로 이루어지는 것이 바람직하다. 온도가 낮거나 시간이 부족할 경우에는 충분한 열처리 효과를 거둘 수 없으며, 온도가 너무 높을 경우에는 미세화된 결정립이 다시 조대화되어 버릴 우려가 있으므로 바람직하지 않다. 또한, 열처리 시간이 장기화 되면 에너지 손실이 크므로 열처리 시간은 10시간 이하로 정한다.
따라서, 본 발명의 제조방법은 재료를 가열하는 단계; 상기 가열된 재료 (100~400℃)를 가열된 롤(100~400℃) 을 이용하여 1회 압연패스로 압하량 20% 이상의 이속압연을 실시하여 판재를 제조하는 단계; 그리고 상기 압연된 판재를 100~400℃의 온도에서 10분~10시간 열처리하는 단계;를 포함하여 이루어진다.
이하, 실시예를 통하여 본 발명을 보다 상세하게 설명한다. 다만, 하기하는 실시예는 본 발명을 예시하여 구체화하기 위한 것일 뿐 본 발명의 권리범위를 제한하기 위한 것이 아니라는 점에 유의할 필요가 있다. 본 발명의 권리범위는 특허청구범위에 기재된 사항과 이로부터 합리적으로 해석되는 사항에 의해 결정되는 것이기 때문이다.
(실시예)
초소성 마그네슘 합금 판재 제조(AZ 계열 마그네슘 합금) - 실시예1
우수한 초소성 거동을 나타내는 마그네슘 합금인 AZ61, AZ91과 그렇지 않은 마그네슘 합금인 AZ11 및 AZ31을 가열 - 이속압연 - 열처리하는 과정을 실시하여 마그네슘 판재를 제조하였다. 이때, 열처리는 250도에서 각각 30분 간 실시하였다.
상기 마그네슘 판재의 재료인 AZ61, AZ91, AZ11 및 AZ31 재료를 예열하는 온도와 압연 중 롤을 가열하는 온도는 모두 200℃로 설정하였다. 이속압연시에는 두 롤의 회전속도 비율을 3:1로 설정하였고, 2mm 두께의 소재는 한번의 압연 패스로 0.6mm로 압하되었다.
제조된 AZ61, AZ91, AZ11 및 AZ31 판재에 대하여 변형속도를 변화시키면서 초소성 테스트를 실시하였으며, 그 결과를 도 2에 도시하였다. 도 2에서 T는 인장실험을 실시한 온도를 의미한다. 도 2로부터 AZ11 합금을 판재로 제조한 경우에는 동일한 변형률 속도에서 AZ61 판재나 AZ91 판재에 비하여 파괴에 이를 때까지의 연신율(최대 연신율)이 매우 낮다는 것을 알 수 있다. 그러므로, 초소성 재료를 사용하지 않을 경우에는 본 발명에 따라 판재를 제조하여도 높은 초소성 속도를 얻을 수 없다는 것을 알 수 있다. AZ61 및 AZ91에 비해 석출물의 양은 적으나 AZ11보다 석출물이 많은 AZ31은 중간 정도의 초소성을 보이고 있다.
그러나, AZ61이나 AZ91과 같이 초소성 거동을 나타내는 합금은 본 발명이 제안하는 방법에 의해 판재로 제조되었을 때, 250℃에서 최대 850%, 10-2s- 1 의 높은 변형률 속도에서 250% 이상의 연신율을 가지는 것을 알 수 있었다. 따라서, 초소성 범위의 선택과 그에 합당한 재료의 선택이 중요함을 알 수 있었다.
이속압연 후 어닐링 효과에 대한 예는 도3에 나타내어져 있다. AZ91의 경우, 200도에서 이속압연한 후 250℃에서 15분에서 70분 어닐링 하였는데, 도3에서 볼 수 있듯이, 시간이 증가함에 따라 초소성능은 계속 증가하여 70분 후 최대 450%에 이른다 (도면에서, 1:3 이란 이속압연을 실시할 때 롤의 회전속도 비율을 의미한다).
도 4에 AZ91 마그네슘 합금에 대한 처리 후의 조직사진을 비교하였다. 결정립 크기는 0.5㎛ 수준이며 미세한 석출물이 결정입계 주변에 많이 분산되어 있어 최적의 초소성 미세구조를 보여주고 있다.
ZK60 마그네슘 합금의 초소성 변형 시험 - 실시예2
ZK60 마그네슘 합금(지르코늄 함유 합금)에 대하여 250℃에서 15분간 열처리하는 것 외에는 상기 실시예1의 제조예와 동일한 방식으로 판재 가공을 실시하였다. 제조된 ZK60 마그네슘 판재에 대하여 다양한 온도에서 10-3/sec의 변형률 속도로 인장실험을 실시하였으며, 그 결과를 도 5에 나타내었다. 도면에서 가로축은 변형률을 세로축은 작용 응력을 나타낸다.
도 5에서 볼 수 있듯이, 본 발명에서 '저온'으로 규정하는 범위내에서 각 합금은 모두 300~700%의 높은 최대연신율을 나타내고 있었다. 따라서, ZK 합금에 대해서도 본 발명의 효과를 확인할 수 있었다.
1%Ca 첨가 AZ31 시험 - 실시예3
석출물이 많지 않은 AZ31은 강소성 이속압연 후 일반 압연재에 비해 저온(170~200?)에서 초소성이 일부 발현되기는 하나 그 증가분이 2배 이하에 불과하다(도 6, 도 6에서 DSR은 본 발명의 강소성 이속압연을 의미하고, Extruded는 압출을 의미하며, Rolled는 통상의 등속압연을 의미한다). 그러나 AZ31에 1%Ca을 첨가하여 Al-Ca 계통의 고온 안정 석출물을 다량 발생시키면 이속압연(2mm의 소재를 0.5mm로 압연하고 250℃에서 15분간 열처리하는 것 외의 제조방법은 실시예1과 동일함) 후 200~250? 구간에서 매우 우수한 저온 초소성이 발현된다. 상기 소재는 1㎛ 이하의 결정립 크기를 가진다.
이러한 결과는 재료에 고온에서 안정한 석출물을 다량 유도하여 초소성 성질을 향상시키면 이속압연을 통해 저온 초소성이 우수하도록 만들 수 있음을 보인다. 즉, AZ31 합금계이라 하더라도 어떤 종류의 석출물이 얼마만큼의 크기와 양으로 형성하는지 여부에 의해 초소성 발현 여부가 결정될 것이므로 단순히 합금명칭만으로 초소성 발현 합금을 판단할 것이 아니라, 실제 초소성을 발현하는지 여부에 의해 결정하여야 할 것이다.
알루미늄 합금의 초소성 변형 시험 - 실시예4
2mm의 소재를 0.7mm로 압연하고, 100℃에서 10시간 열처리한 것 외에는 상기 실시예1과 동일한 제조 방식으로 압연온도 150도에서 6061 알루미늄 합금에 대하여 처리를 행하였다. 그 결과 30㎛인 원소재의 결정립 크기가 가공후 0.5㎛로 감소된 것을 확인할 수 있었다. 또한, 10-3/sec에서 실험한 도 7에서 볼 수 있듯이 원소재에 비해 4~5배 정도로 초소성 가공시의 최대 연신율이 향상됨을 확인할 수 있었다.
도 1은 AZ61, AZ91 및 AZ31 합금의 연성을 비교한 그래프,
도 2는 본 발명의 일 실시예에서 제조된 AZ61, AZ91 및 AZ31 판재에 대하여 변형속도를 변화시키면서 초소성 테스트를 실시한 결과를 나타내는 그래프,
도 3은 본 발명의 일 실시예에서 제조된 AZ91 합금에 대한 초소성 변형에 미치는 어닐링 효과를 나타낸 그래프,
도 4는 본 발명의 일 실시예에서 AZ91 마그네슘 합금의 전자현미경 사진,
도 5는 본 발명의 다른 하나의 실시예에서 제조된 ZK60 마그네슘 판재에 대하여 다양한 온도에서 10-3/sec의 변형률 속도로 가공을 실시한 결과를 나타내는 그래프,
도 6는 본 발명의 또다른 하나의 실시예에서 제조된 1%Ca 첨가 AZ31 마그네슘 판재에 대하여 다양한 온도에서 10-3/sec의 변형률 속도로 가공을 실시한 결과를 나타내는 그래프, 그리고
도 7은 본 발명의 또다른 하나의 실시예에서 Al6061 알루미늄 판재에 대하여 다양한 온도에서 10-3/sec의 변형률 속도로 가공을 실시한 결과를 나타내는 그래프이다.

Claims (3)

  1. 재료를 가열하는 단계;
    상기 가열된 재료를 가열된 롤을 이용하여 20% 이상의 패스당 압하율로 1패스 이상 이속압연하여 판재를 제조하는 단계; 그리고
    상기 압연된 판재를 100~400℃의 온도에서 10분~10시간 열처리하는 단계;
    를 포함하고,
    상기 이속압연시 마주 보는 두 롤의 회전속도의 비율은 1.5:1 ~ 5:1 인 것을 특징으로 하는 저온 초소성이 높은 소재를 제조하는 방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 재료와 롤을 가열하는 온도는 100~400℃인 것을 특징으로 하는 저온 초소성이 높은 소재를 제조하는 방법.
  3. 삭제
KR1020070140002A 2007-12-28 2007-12-28 저온 초소성이 높은 소재를 대량으로 제조하는 방법 KR101468689B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020070140002A KR101468689B1 (ko) 2007-12-28 2007-12-28 저온 초소성이 높은 소재를 대량으로 제조하는 방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020070140002A KR101468689B1 (ko) 2007-12-28 2007-12-28 저온 초소성이 높은 소재를 대량으로 제조하는 방법

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20090072031A KR20090072031A (ko) 2009-07-02
KR101468689B1 true KR101468689B1 (ko) 2014-12-04

Family

ID=41329302

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020070140002A KR101468689B1 (ko) 2007-12-28 2007-12-28 저온 초소성이 높은 소재를 대량으로 제조하는 방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101468689B1 (ko)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101292191B1 (ko) * 2011-03-21 2013-08-02 한국기계연구원 이속압연공정을 이용한 마그네슘 합금시트의 제조방법 및 이에 따라 제조되는 마그네슘 합금시트

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR950016975A (ko) * 1993-12-17 1995-07-20 와다 요시히로 소성가공용 마그네슘합금주조소재
KR20010091951A (ko) * 2000-03-10 2001-10-23 안자이 이치로 알루미늄-구리 클래드재 및 그 제조방법, 및 히트 싱크
KR20040020479A (ko) * 2002-08-30 2004-03-09 재단법인 포항산업과학연구원 동과 알루미늄 클래드재의 제조방법
KR20070027622A (ko) * 2004-06-30 2007-03-09 스미토모덴키고교가부시키가이샤 마그네슘 합금재의 제조방법

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR950016975A (ko) * 1993-12-17 1995-07-20 와다 요시히로 소성가공용 마그네슘합금주조소재
KR20010091951A (ko) * 2000-03-10 2001-10-23 안자이 이치로 알루미늄-구리 클래드재 및 그 제조방법, 및 히트 싱크
KR20040020479A (ko) * 2002-08-30 2004-03-09 재단법인 포항산업과학연구원 동과 알루미늄 클래드재의 제조방법
KR20070027622A (ko) * 2004-06-30 2007-03-09 스미토모덴키고교가부시키가이샤 마그네슘 합금재의 제조방법

Also Published As

Publication number Publication date
KR20090072031A (ko) 2009-07-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Yanushkevich et al. Effect of cold rolling on recrystallization and tensile behavior of a high-Mn steel
Kim et al. Achieving high strength and high ductility in magnesium alloys using severe plastic deformation combined with low-temperature aging
Tan et al. Dynamic continuous recrystallization characteristics in two stage deformation of Mg–3Al–1Zn alloy sheet
CA2739964C (en) Method for producing a component and components of a titanium-aluminum base alloy
Kang et al. High strength Mg-9Al serial alloy processed by slow extrusion
Valiev Paradoxes of severe plastic deformation
Chen et al. Grain refinement in an as-cast AZ61 magnesium alloy processed by multi-axial forging under the multitemperature processing procedure
Xu et al. Extruded Mg–Zn–Ca–Mn alloys with low yield anisotropy
Bian et al. Effects of rolling conditions on the microstructure and mechanical properties in a Mg–Al–Ca–Mn–Zn alloy sheet
Somekawa et al. Effect of alloying elements on room temperature stretch formability in Mg alloys
Wang et al. Constitutive behavior and microstructure evolution of the as-extruded AE21 magnesium alloy during hot compression testing
Kapoor et al. Deformation behavior of an ultrafine-grained Al–Mg alloy produced by equal-channel angular pressing
Zhang et al. Grain refinement and superplastic flow in friction stir processed Ti–15V–3Cr–3Sn–3Al alloy
Mehrabi et al. Superplasticity in a multi-directionally forged Mg–Li–Zn alloy
Shaterani et al. The second phase particles and mechanical properties of 2124 aluminum alloy processed by accumulative back extrusion
Hassani et al. High strain rate superplasticity in a nano-structured Al–Mg/SiCP composite severely deformed by equal channel angular extrusion
Lee et al. High strain-rate superplasticity of AZ91 alloy achieved by rapidly solidified flaky powder metallurgy
Chen et al. Improvement of severe plastic deformation realized by several passes rotary swaging in the microstructure and properties of Mg-0.6 Mn-0.5 Al-0.5 Zn-0.4 Ca alloy
Wei et al. Effect of heat treatment on microstructures and mechanical properties of extruded-rolled AZ31 Mg alloys
Sriraman et al. Influence of thermomechanical processing on microstructure, mechanical and strain hardening properties of single-phase Mg-4Li-0.5 Ca alloy for structural application
Su et al. Mechanical behaviour and texture of annealed AZ31 Mg alloy deformed by ECAP
Wu et al. Achieving high-strain-rate and low-temperature superplasticity in an ECAP-processed Mg-Y-Er-Zn alloy via Ag addition
Lei et al. Microstructure and mechanical properties of pure magnesium subjected to hot extrusion
Sun et al. Enhanced the superplasticity in Ti–6.5 Al–2Zr–1Mo–1V alloy by a two-step deformation method
KR101468689B1 (ko) 저온 초소성이 높은 소재를 대량으로 제조하는 방법

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
LAPS Lapse due to unpaid annual fee