KR101633916B1

KR101633916B1 - Magnesium alloy

Info

Publication number: KR101633916B1
Application number: KR1020140153897A
Authority: KR
Inventors: 박우진; 엄형섭; 최국선; 김근준
Original assignee: 재단법인 포항산업과학연구원
Priority date: 2014-11-06
Filing date: 2014-11-06
Publication date: 2016-06-28
Also published as: KR20160058231A

Abstract

마그네슘 합금이 개시된다. 본 발명의 일 구현예는, 7 중량% 내지 15 중량%의 Li과, 0.01 중량% 내지 5 중량%의 B와, 0.01 중량% 내지 5 중량%의 Y과, 잔부인 Mg 및 기타 불가피한 불순물을 포함하는 마그네슘 합금을 제공한다.A magnesium alloy is disclosed. One embodiment of the present invention comprises a composition comprising 7 wt% to 15 wt% Li, 0.01 wt% to 5 wt% B, 0.01 wt% to 5 wt% Y, the balance Mg and other unavoidable impurities Magnesium alloy.

Description

Magnesium alloy {MAGNESIUM ALLOY}

본 발명의 일 구현예는 마그네슘 합금에 관한 것이다.
One embodiment of the present invention relates to a magnesium alloy.

마그네슘 합금은 물리적 강도, 경량, 리사이클성, 전자파 실드성, 열방산성, 치수안정성 등이 우수하다. 또한, 주조성이나 가공성이 양호하며 경량이므로, 알루미늄이나 플라스틱의 대체품으로 여러 분야에서 이용되고 있다. The magnesium alloy is excellent in physical strength, light weight, recyclability, electromagnetic shielding property, heat radiation property and dimensional stability. In addition, since it has excellent castability and workability and is light in weight, it is used in various fields as a substitute for aluminum or plastic.

그러나, 이들 부재는 철, 알루미늄 등과 비교할 때 상온에서의 전신성(expansion)이 낮다. 이에, 보다 경량화할 수 있고, 전신성이 향상되어 철이나 알루미늄과 동일하게 상온에서 프레스가 가능하게 되는 소재로서 마그네슘-리튬 합금이 사용되고 있다.However, these members have a low expansion at room temperature compared with iron, aluminum and the like. Thus, a magnesium-lithium alloy has been used as a material which can be made lighter and has improved system properties and can be pressed at room temperature in the same manner as iron or aluminum.

리튬이 포함된 마그네슘 합금은 기지조직이 육방밀집구조(Hexagonal Close-Packing, HCP)가 아닌 체심입방구조(Body Centered Cubic, BCC)를 갖게 되므로 상온에서의 압연, 압출, 및 성형이 가능할 정도의 연성을 나타낸다. The lithium-containing magnesium alloy has a body centered cubic structure (BCC) rather than a hexagonal close-packed structure (HCP). Therefore, the magnesium alloy containing lithium has ductility enough to allow rolling, extrusion and molding at room temperature .

그러나, 산소친화력이 높은 원소인 마그네슘과 리튬만으로 구성되어 있으므로 용해 및 합금화 작업 시 산화성 개재물의 발생 및 혼입의 가능성이 높으며, 정련에 의한 개재물 제어 또한 매우 어렵다는 문제점이 있다.
However, since it is composed only of magnesium and lithium, which are high in oxygen affinity, there is a high possibility of generation and incorporation of oxidizing inclusions in the dissolving and alloying operations, and control of inclusions by scouring is also very difficult.

본 발명의 일 구현예는, 고강도, 고연성, 및 난연성 마그네슘 합금을 제공하고자 한다.
One embodiment of the present invention is to provide a high strength, high ductility, and flame-retardant magnesium alloy.

본 발명의 일 구현예는, 7 중량% 내지 15 중량%의 Li과, 0.01 중량% 내지 5 중량%의 B와, 0.01 중량% 내지 5 중량%의 Y과, 잔부인 Mg 및 기타 불가피한 불순물을 포함하는 마그네슘 합금을 제공한다.One embodiment of the present invention comprises a composition comprising 7 wt% to 15 wt% Li, 0.01 wt% to 5 wt% B, 0.01 wt% to 5 wt% Y, the balance Mg and other unavoidable impurities Magnesium alloy.

상기 마그네슘 합금은 7 중량% 내지 11 중량%의 Li을 포함할 수 있다.The magnesium alloy may include 7 wt% to 11 wt% of Li.

상기 마그네슘 합금은 0.01 중량% 내지 2 중량%의 B를 포함할 수 있다.The magnesium alloy may include B in an amount of 0.01 to 2% by weight.

상기 마그네슘 합금은 0.01 중량% 내지 2 중량%의 Y를 포함할 수 있다.
The magnesium alloy may include Y in an amount of 0.01 to 2% by weight.

본 발명의 일 구현예에 따르면, 고강도, 고연성, 및 난연성 마그네슘 합금을 제공할 수 있는 효과가 있다.
According to one embodiment of the present invention, it is possible to provide a high strength, high ductility, and flame-retardant magnesium alloy.

이하, 본 발명의 구현예를 상세히 설명하기로 한다. 다만, 이는 예시로서 제시되는 것으로, 이에 의해 본 발명이 제한되지는 않으며 본 발명은 후술할 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail. However, the present invention is not limited thereto, and the present invention is only defined by the scope of the following claims.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 “포함”한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
Throughout the specification, when an element is referred to as " comprising ", it means that it can include other elements as well, without excluding other elements unless specifically stated otherwise.

본 발명의 일 구현예는, 7 중량% 내지 15 중량%의 Li과, 0.01 중량% 내지 5 중량%의 B와, 0.01 중량% 내지 5 중량%의 Y과, 잔부인 Mg 및 기타 불가피한 불순물을 포함하는 마그네슘 합금을 제공한다. One embodiment of the present invention comprises a composition comprising 7 wt% to 15 wt% Li, 0.01 wt% to 5 wt% B, 0.01 wt% to 5 wt% Y, the balance Mg and other unavoidable impurities Magnesium alloy.

이하에서는 본 발명의 실시예에서의 성분 함량의 수치 한정 이유에 대하여 설명하도록 한다.Hereinafter, the reason for limiting the numerical value of the component content in the examples of the present invention will be described.

리튬(Li) 7 중량% 이상 첨가하게 되면 기지조직을 HCP(Hexagonal Close-Packing, 육방밀집구조)가 아닌 BCC(Body Centered Cubic, 체심입방구조) 조직으로 변경시켜 주므로 상온성형이 가능하게 된다. 따라서, 기조조직 변경을 통한 연성향상을 기대하기 위해서는 리튬을 7 중량% 이상 첨가하여야 한다. 다만, 15 중량%을 초과하여 첨가하게 되면 BCC 조직 분율이 증가되어 인장 강도의 급격한 저하를 초래하므로 리튬의 함량은 7 중량% 내지 15 중량%로 한정하였다. 예컨대, 리튬은 7 중량% 내지 11 중량% 포함될 수 있다.When 7% by weight or more of lithium (Li) is added, the base structure is changed to a BCC (Body Centered Cubic) structure instead of HCP (Hexagonal Close-Packing) structure. Therefore, in order to improve the ductility through the change of the key structure, it is necessary to add lithium by 7% by weight or more. However, when it is added in an amount exceeding 15% by weight, the BCC structure fraction is increased and the tensile strength is rapidly lowered, so that the content of lithium is limited to 7 to 15% by weight. For example, lithium may be included in an amount of 7 wt% to 11 wt%.

붕소(B)는 함께 첨가하는 Li과 Li-B 화합물을 형성하거나 마그네슘 기지조직 강화를 통해 인장강도 향상에 기여한다. 특히, 붕소는 0.01 중량% 가량의 극미량을 첨가하여도 그 효과가 나타날 수 있지만, 5 중량%를 초과하는 경우 서로 뭉치는 경향을 나타내므로 오히려 강도 및 연성을 동시에 감소시킬 수 있다. 이에, 붕소의 함량은 0.01 중량% 내지 5 중량%로 한정하였다. 예컨대, 붕소는 0.01 중량% 내지 2 중량% 포함될 수 있다.Boron (B) contributes to the enhancement of tensile strength through the formation of Li and Li-B compounds to be added together or strengthening of magnesium base structure. Particularly, even when boron is added in an amount of about 0.01% by weight, the effect can be exhibited. However, when the boron content exceeds 5% by weight, the boron tends to aggregate with each other, so that strength and ductility can be reduced at the same time. Therefore, the content of boron was limited to 0.01 wt% to 5 wt%. For example, boron may be included in an amount of 0.01 wt% to 2 wt%.

이트륨(Y)은 마그네슘과 함께 Mg-Y 강화용 석출상을 형성하므로 강도향상에 기여하며, 또한 높은 산소친화력으로 인해 용탕표면의 보호막을 견고하게 하여 용탕을 산화를 억제시켜줄 뿐 아니라 응고 후에도 마그네슘 합금의 난연성을 향상시켜 주는 역할을 한다. 석출상 형성 및 난연성 향상을 기대하기 위해서는 이트륨을 0.01 중량% 이상 첨가하여야 하며, 5 중량%을 초과하게 되면 오히려 연성의 현저한 감소를 초래하게 된다. 이에, 이트륨의 함량은 0.01 중량% 내지 5 중량%로 한정하였다. 예컨대, 이트륨은 0.01 중량% 내지 2 중량% 포함될 수 있다.
Since yttrium (Y) forms a precipitation phase for strengthening Mg-Y together with magnesium, it contributes to the improvement of strength. Moreover, due to its high oxygen affinity, the protective film of the surface of the molten metal is strengthened to inhibit oxidation of the molten metal. Of the flame retardant. Yttrium should be added in an amount of 0.01% by weight or more in order to form a precipitate phase and improve flame retardancy. If it exceeds 5% by weight, the ductility will be significantly reduced. Therefore, the content of yttrium was limited to 0.01 wt% to 5 wt%. For example, yttrium may be included at 0.01 wt% to 2 wt%.

이하 본 발명의 실시예 및 비교예를 기재한다. 그러나 하기의 실시예는 본 발명의 일 실시예 일 뿐 본 발명이 하기한 실시예에 한정되는 것은 아니다.
Hereinafter, examples and comparative examples of the present invention will be described. However, the following examples are only illustrative of the present invention and are not intended to limit the scope of the present invention.

실시예Example

하기 [표 1]에 제시된 화학조성을 갖는 마그네슘 합금을 주조하기 위하여 Mg, Li, B, Y 원소를 첨가하기 위한 원료를 준비함에 있어서, Mg과 Li 원소의 순도는 99wt% 이었으며, 고융점 원소인 B와 Y은 Mg-5wt%B, Mg-20wt%Y 모합금으로 준비하였다. 상기의 원료물질을 이용하여 하기 [표 1]에 제시된 화학조성을 갖는 마그네슘 합금을 용해한 후, 중력 주조방법으로 길이 각 마그네슘 합금 폭 40mm, 길이 200mm, 높이 150mm의 주조재를 제조하였다.
In preparing the raw materials for adding Mg, Li, B and Y elements for casting a magnesium alloy having the chemical composition shown in the following Table 1, the purity of the Mg and Li elements was 99 wt%, and the high melting point element B And Y were prepared from Mg-5wt% B and Mg-20wt% Y alloys. The magnesium alloy having the chemical composition shown in Table 1 was melted by using the raw materials as described above, and then a magnesium alloy having a width of 40 mm, a length of 200 mm and a height of 150 mm was produced by a gravity casting method.

(단위: 중량%)(Unit: wt%) 구분division LiLi BB YY MgMg 비교재 1Comparison 1 77 -- -- 나머지Remainder 비교재 2Comparative material 2 1111 -- -- 나머지Remainder 비교재 3Comparative material 3 1515 -- -- 나머지Remainder 발명재 1Inventory 1 77 0.010.01 -- 나머지Remainder 발명재 2Inventory 2 1111 22 -- 나머지Remainder 발명재 3Inventory 3 1515 55 -- 나머지Remainder 발명재 4Invention 4 77 0.010.01 0.010.01 나머지Remainder 발명재 5Invention Article 5 77 0.010.01 22 나머지Remainder 발명재 6Inventions 6 77 0.010.01 55 나머지Remainder 발명재 7Invention 7 77 22 0.10.1 나머지Remainder 발명재 8Invention 8 77 22 22 나머지Remainder 발명재 9Invention 9 77 22 55 나머지Remainder 발명재 10Inventions 10 77 55 0.010.01 나머지Remainder 발명재 11Invention invention 11 77 55 22 나머지Remainder 발명재 12Invention 12 77 55 55 나머지Remainder 발명재 13Invention invention 13 1111 0.010.01 0.010.01 나머지Remainder 발명재 14Invention Article 14 1111 0.010.01 22 나머지Remainder 발명재 15Invention material 15 1111 0.010.01 55 나머지Remainder 발명재 16Invention material 16 1111 22 0.010.01 나머지Remainder 발명재 17Inventions 17 1111 22 22 나머지Remainder 발명재 18Inventions 18 1111 22 55 나머지Remainder 발명재 19Inventions 19 1111 55 0.010.01 나머지Remainder 발명재 20Inventions 20 1111 55 22 나머지Remainder 발명재 21Invention Article 21 1111 55 55 나머지Remainder

평가evaluation

상기의 발명재 1 내지 18, 및 비교재 1 내지 3에 대하여 압축강도을 측정하였으며, 압축시편은 각 마그네슘 합금 주조재로부터 3mm×3mm×6mm의 크기로 절단하여 가공되었고, 통상의 만능시험기를 이용하여 5x10^-4s^-1의 변형속도로 압축시험을 실시하였다. Compressive strengths were measured for each of the inventive materials 1 to 18 and comparative materials 1 to 3, and the compression specimens were cut into pieces each having a size of 3 mm x 3 mm x 6 mm from each magnesium alloy cast material and were processed using a general universal testing machine A compression test was conducted at a strain rate of 5 x 10 ^-4 s ^-1 .

또한, 상기 마그네슘 합금의 발화온도 측정을 위해, 통상의 선반가공을 통해 일정한 크기의 칩을 만들었으며, 상기 방법으로 제조된 칩 0.3g을 스테인리스강으로 만들어진 용기 안에 담은 후, 온도가 1000℃로 유지되고 있는 가열로 안에서 승온시키면서, 발화로 인해 온도가 급격히 상승하기 시작하는 온도를 발화온도로 측정하였다.In order to measure the ignition temperature of the magnesium alloy, a chip having a predetermined size was prepared through a typical lathe turning process. After 0.3 g of the chip prepared in the above manner was placed in a container made of stainless steel, The temperature at which the temperature starts to rise sharply due to ignition was measured as the ignition temperature.

상기의 방법으로 측정된 발명재 1 내지 18, 및 비교재 1 내지 3에 대한 압축특성 및 발화온도 측정결과를 [표 2]에 나타내었다.
Table 2 shows the compression characteristics and the ignition temperature measurement results for Inventive materials 1 to 18 and Comparative materials 1 to 3 measured by the above method.

구분division 압축 특성Compression characteristic 발화 온도(℃)Ignition temperature (℃) YS (MPa)YS (MPa) 비교재 1Comparison 1 134134 438438 비교재 2Comparative material 2 117117 422422 비교재 3Comparative material 3 112112 377377 발명재 1Inventory 1 155155 445445 발명재 2Inventory 2 163163 434434 발명재 3Inventory 3 171171 399399 발명재 4Invention 4 168168 475475 발명재 5Invention Article 5 179179 643643 발명재 6Inventions 6 192192 745745 발명재 7Invention 7 177177 482482 발명재 8Invention 8 190190 663663 발명재 9Invention 9 204204 753753 발명재 10Inventions 10 192192 516516 발명재 11Invention invention 11 209209 691691 발명재 12Invention 12 218218 762762 발명재 13Invention invention 13 152152 462462 발명재 14Invention Article 14 163163 633633 발명재 15Invention material 15 179179 729729 발명재 16Invention material 16 163163 474474 발명재 17Inventions 17 174174 655655 발명재 18Inventions 18 190190 746746 발명재 19Inventions 19 187187 507507 발명재 20Inventions 20 196196 677677 발명재 21Invention Article 21 208208 748748

[표 2]를 참조하면, 발명재 1 내지 18의 경우가 비교재 1 내지 3에 비하여 우수한 압축강도, 연성, 및 난연성을 나타냄을 알 수 있다.
Referring to [Table 2], it can be seen that the inventive materials 1 to 18 exhibit excellent compressive strength, ductility and flame retardancy as compared with the comparative materials 1 to 3.

본 발명은 상기 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 제조될 수 있으며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.It will be understood by those skilled in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the present invention as defined by the following claims. As will be understood by those skilled in the art. It is therefore to be understood that the above-described embodiments are illustrative in all aspects and not restrictive.

Claims

7 to 15% by weight of Li,
0.01 to 5% by weight of B,
0.01 to 5% by weight of Y,
A magnesium alloy including Mg and other unavoidable impurities,
The magnesium alloy has a compressive strength of 152 to 218 MPa,
Wherein the ignition temperature of the magnesium alloy is at least 462 ° C.

The method according to claim 1,
Wherein the magnesium alloy comprises 7 wt% to 11 wt% of Li.

The method according to claim 1,
Wherein the magnesium alloy comprises from 0.01% to 2% by weight of B;

The method according to claim 1,
Wherein the magnesium alloy comprises 0.01 to 2% by weight of Y.