KR101937358B1 - Forming method for Mg-Li based alloy - Google Patents

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KR101937358B1
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김대용
김성대
권준범
이진우
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한국기계연구원
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Abstract

The present invention relates to an Mg-Li-based alloy having at least two phases with different strain rates, wherein a method of forming the Mg-Li based alloy comprises: a first step of molding at a predetermined strain rate; and a second step of forming at a strain rate relatively lower than that of the first step, and a range of linear strains in the first step is greater than 2.0% and less than 10.0%.

Description

Mg-Li계 합금의 성형 방법{Forming method for Mg-Li based alloy}Method for Forming Mg-Li Based Alloy {Forming method for Mg-Li based alloy}

본 발명은 Mg 합금의 성형 방법에 관한 것으로서, 더 상세하게는 서로 다른 변형률 속도 민감지수(strain rate sensitivity)를 가지는 적어도 두 개의 상(phase)을 갖는 Mg-Li계 합금의 성형 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method of forming a Mg alloy, and more particularly, to a method of forming an Mg-Li-based alloy having at least two phases having different strain rate sensitivities.

자동차, 항공기 등의 산업 분야에서 판재의 성형을 위해서 프레스 성형(press working) 등의 다양한 판재 성형법이 사용되고 있는데, 이들을 이용한 판재 성형 중에 해당 재료는 국부적으로 또는 전체적으로 장출(stretching), 굽힘(bending), 플랜징(flanging), 딥 드로잉(deep Drawing) 등의 변형 또는 이들의 조합으로 구성된 복잡한 변형이 발생한다.A variety of sheet material forming methods such as press working are used for forming sheet materials in automobile, aircraft and other industrial fields. During the sheet material forming process using these materials, the material may be stretched locally or wholly, bending, A complicated deformation consisting of deformation such as flanging, deep drawing or the like or a combination thereof occurs.

따라서, 판재의 성형에 있어서는 판재가 파단(fracture)의 발생없이 소성 변형(plastic deformation) 될 수 있는 정도를 의미하는 판재의 성형성(formability)이 그 어느 물성보다 중요하다.Therefore, in forming the plate, the formability of the plate, which means the degree to which the plate can be plastic deformed without causing fracture, is more important than any physical property.

한편, Mg 합금은 낮은 비중, 우수한 비강도 및 강성을 나타내는 구조 재료용 합금으로서 주목받고 있으나, 조밀육방격자(HCP: hexagonal close packed)의 결정구조를 가져 상온에서 충분한 슬립계(slip system)를 갖지 못하고 제한된 개수의 활성 슬립계를 가지며, 특히, 열간 압연이나 압출 등에 의해 Mg 합금에 형성되는 저면 집합조직(basal texture)에서 이러한 슬립계는 c축을 따른 변형에 대해 0에 가까운 슈미드 지수(Schmid factor)를 가지므로, 상온에서의 성형성이 떨어져 그 광범위한 사용이 이루어지지 않고 있는 실정이다.On the other hand, Mg alloys have attracted attention as an alloy for structural materials showing low specific gravity, excellent specific strength and rigidity, but they have a crystal structure of hexagonal close packed (HCP) and have a sufficient slip system at room temperature In a basal texture formed on a Mg alloy by hot rolling or extrusion, this slip system has a Schmid factor (Schmid factor) close to zero for strain along the c axis, ), The moldability at room temperature is lowered and the use thereof is not widespread.

최근에는 상기 문제점을 보완하고 무게를 더욱 줄이기 위해서, Mg 합금에 0.534g/㎤의 매우 낮은 밀도의 Li을 첨가하거나, 또는, 결정립 크기를 초정밀화하고 있다. 그 방법 중에 하나가 Mg-Li 합금에 Zn, Al 및 Mn과 같은 다양한 원소를 첨가하여 마그네슘 합금의 강도 및 내부식성 향상에 기여하는 것이다. 그러나, 상기 합금들은 강도와 내부식성은 매우 우수하나, 연신율이 떨어져 성형이 용이하지 않은 문제점이 있다.In recent years, in order to overcome the above problems and further reduce the weight, a very low density Li of 0.534 g / cm 3 is added to the Mg alloy, or the crystal grain size is made extremely precise. One of the methods is to add various elements such as Zn, Al and Mn to the Mg-Li alloy to contribute to the improvement of strength and corrosion resistance of the magnesium alloy. However, the alloys are excellent in strength and corrosion resistance, but have a drawback that the elongation rate is low and molding is not easy.

그러므로, Mg-Li계 합금 판재를 현재보다 다양한 분야에 사용하기 위해서는 상온에서 우수한 성형성을 가지며, 나아가 향상된 항복강도 및 인장강도도 함께 구비하는 Mg-Li계 합금 판재 및 성형 방법의 개발이 절실히 요구되고 있는 실정이다. Therefore, in order to use Mg-Li-based alloy sheet in various fields than today, it is urgently required to develop Mg-Li-based alloy sheet and molding method having excellent moldability at room temperature and further having improved yield strength and tensile strength .

(선행문헌) Jian-Yih Wang 외 3명. Effect of Al and Mn Content on the Mechanical Propertires of Various ECAE Processed Mg-Li-Zn Alloys. Materials Transctions, Vol. 47, No4 (2006)(Prior art) Jian-Yih Wang and three others. Effect of Al and Mn on the Mechanical Properties of Various ECAE Processed Mg-Li-Zn Alloys. Materials Transactions, Vol. 47, No. 4 (2006)

본 발명은 상기와 같은 문제점을 포함하여 여러 문제점들을 해결하기 위한 것으로서, 상온에서의 성형성이 떨어지지 않으며, 강도 및 연성이 우수한 Mg-Li계 합금의 성형 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다. 그러나 이러한 과제는 예시적인 것으로, 이에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.It is an object of the present invention to provide a method for forming a Mg-Li-based alloy which is excellent in strength and ductility without deteriorating moldability at room temperature. However, these problems are exemplary and do not limit the scope of the present invention.

본 발명의 일 관점에 따르면, Mg-Li계 합금의 성형 방법을 제공한다. 상기 Mg-Li계 합금의 성형 방법은 변형률 속도 민감지수(strain rate sensitivity)가 서로 다른 적어도 두 개의 상(phase)을 갖는 Mg-Li계 합금에 있어서, 소정의 변형률 속도로 성형하는 제 1 단계; 및 상기 제 1 단계보다 상대적으로 낮은 변형률 속도로 성형하는 제 2 단계;를 포함하되, 상기 제 1 단계에서의 선변형률의 범위가 2.0% 보다 크고 10.0% 보다 작은 범위일 수 있다.According to one aspect of the present invention, there is provided a method for forming a Mg-Li-based alloy. The method for forming a Mg-Li-based alloy according to claim 1, wherein the Mg-Li-based alloy has at least two phases different in strain rate sensitivity from each other. And a second step of forming at a strain rate relatively lower than that of the first step, wherein a range of linear strains in the first step is greater than 2.0% and less than 10.0%.

상기 Mg-Li계 합금의 성형 방법에 있어서, 상기 Mg-Li 합금은 상대적으로 낮은 변형률 속도 민감 지수를 가지는 제 1 상과 상대적으로 높은 변형율 속도 민감 지수를 가지는 제 2 상을 포함하고, 상기 제 1 단계에서는 상기 제 2 상의 강도가 상기 제 1 상에 비해 더 높아 변형이 상기 제 1 상에 집중되며, 상기 제 2 단계에서는 상기 제 1 상의 강도가 상기 제 2 상에 비해 더 높아 변형이 상기 제 2 상에 집중될 수 있다. The Mg-Li alloy includes a first phase having a relatively low strain rate sensitivity index and a second phase having a relatively high strain rate sensitivity index, Wherein the deformation is concentrated on the first phase because the strength of the second phase is higher than that of the first phase, and the strength of the first phase is higher in the second phase than in the second phase, Lt; / RTI >

상기 Mg-Li계 합금의 성형 방법에 있어서, 상기 제 1 상은 조밀육방격자구조(HCP)를 가지는 알파상(α상)이고, 상기 제 2 상은 체심입방구조(BCC)를 가지는 베타상(β상)일 수 있다.Wherein the first phase is an alpha phase having a dense hexagonal lattice structure (HCP) and the second phase is a beta phase having a body-centered cubic structure (BCC) ).

상기 Mg-Li계 합금의 성형 방법에 있어서, 상기 Mg-Li계 합금은 Zn, Al, Mn 중 어느 하나 이상을 포함할 수 있다.In the method for forming an Mg-Li-based alloy, the Mg-Li-based alloy may include at least one of Zn, Al, and Mn.

상기 Mg-Li계 합금의 성형 방법에 있어서, 상기 제 1 단계에서의 변형률 속도는 0.005/sec 이상 10/sec 이하의 범위를 갖고, 상기 제 2 단계에서의 변형률 속도는 0.00001/sec 이상 0.005/sec 미만일 수 있다.In the method of forming the Mg-Li-based alloy, the strain rate in the first step is And the strain rate in the second step may be 0.00001 / sec or more and less than 0.005 / sec.

상기한 바와 같이 이루어진 본 발명의 일 실시예에 따르면, 성형 공정이 간단하고, 우수한 연신율과 강도를 가지며, 상온에서도 성형성이 우수한 Mg-Li계 합금의 성형 방법을 구현할 수 있다. 물론 이러한 효과에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.According to one embodiment of the present invention as described above, it is possible to realize a Mg-Li-based alloy molding method which is simple in molding process, has excellent elongation and strength, and is excellent in moldability even at room temperature. Of course, the scope of the present invention is not limited by these effects.

도 1은 실험예 및 비교예의 공칭응력-공칭변형률(Eng.Stress-Eng.Strain) 그래프이다.
도 2는 각 실험예들의 선변형률에 따른 연신율 데이터를 나타낸 것이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 Mg-Li계 합금의 성형 방법에 적용되는 Mg-Li 이성분계 상태도이다.
Figure 1 is a graph of the nominal stress-nominal strain (Eng.Stress-Eng.Strain) of the experimental and comparative examples.
Fig. 2 shows elongation data according to the linear strain rates of the respective experimental examples.
FIG. 3 is a state diagram of a Mg-Li binary system applied to a method of forming an Mg-Li-based alloy according to an embodiment of the present invention.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있는 것으로, 이하의 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 또한 설명의 편의를 위하여 도면에서는 구성 요소들이 그 크기가 과장 또는 축소될 수 있다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. It should be understood, however, that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but may be embodied in many different forms and should not be construed as limited to the embodiments set forth herein. Rather, these embodiments are provided so that this disclosure will be thorough and complete, Is provided to fully inform the user. Also, for convenience of explanation, the components may be exaggerated or reduced in size.

본 발명에 의한 합금성형방법은 변형률 속도 민감지수(strain rate sensitivity)가 서로 다른 적어도 두 개의 상(phase)을 갖는 Mg-Li계 합금을 성형하는 방법에 대한 것으로서, 소정의 변형률 속도로 성형하는 제 1 단계 및 상기 제 1 단계보다 상대적으로 낮은 변형률 속도로 성형하는 제 2 단계를 포함할 수 있다. The method for forming an alloy according to the present invention is a method for forming a Mg-Li-based alloy having at least two phases having different strain rate sensitivities, A first step and a second step of molding at a strain rate relatively lower than that of the first step.

변형률 속도 민감지수는 변형 중인 재료가 변형률의 속도에 따라 강도가 달라지는 정도를 나타내는 지수이다. 특정 재료의 변형률 속도 민감지수가 크다는 의미는 해당 재료를 빠른 속도로 변형시킬 경우에 강도가 증가하는 특성을 가진다는 것을 의미한다.The strain rate sensitivity index is an index indicating the degree to which the material under strain varies in strength with the strain rate. The large strain rate sensitivity index of a specific material means that the material is characterized by an increase in strength when the material is rapidly deformed.

여기서, 상기 제 1 단계에서의 변형율을 선변형률(Pre-Strain)로 명칭할 수 있다. 본 발명의 실시예에 따르면 선변형률(Pre-Strain)의 범위는 2.0% 보다 크고 10.0% 보다 작을 수 있다. Here, the strain at the first step may be referred to as a pre-strain. According to an embodiment of the present invention, the range of the pre-strain may be greater than 2.0% and less than 10.0%.

상기 변형률이 서로 다른 적어도 두 개의 상은 조밀육방격자구조(HCP)와 체심입방구조(BCC)를 포함할 수 있다. 이하에서 본 발명에서 성형하는 Mg-Li계 합금의 상기 두 개의 상 구조에 대해서 도 3을 참조하여 후술한다.At least two phases having different strains may include a dense hexagonal lattice structure (HCP) and a body-centered cubic structure (BCC). Hereinafter, the two phase structures of the Mg-Li-based alloy to be molded in the present invention will be described later with reference to Fig.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 Mg-Li계 합금의 성형 방법에 적용되는 Mg-Li 이성분계 상태도이다.FIG. 3 is a state diagram of a Mg-Li binary system applied to a method of forming an Mg-Li-based alloy according to an embodiment of the present invention.

도 3을 참조하면, Mg-Li 이성분계 상태도에 따르면, Li의 함유량이 약 5.0중량% 내지 11.0중량% 사이인 경우, 체심입방(BCC: body centered cubic) 구조의 Li 고용의 β상은 Mg 고용의 조밀육방격자(HCP: hexagonal close packed)인 α상과 공존하게 된다. Referring to FIG. 3, according to the Mg-Li binary phase diagram, when the content of Li is between about 5.0 wt% and 11.0 wt%, the β-phase of Li solid solution having a body centered cubic (BCC) And coexist with the α-phase, which is hexagonal close packed (HCP).

서로 다른 적어도 두 개의 상을 갖는 Mg-Li계 합금은 강도와 내부식성을 더 개선하기 위해서, Li 이외에도 Zn, Al 및 Mn 등과 같은 다양한 원소를 첨가한다. 그러나, 상기 합금은 강도와 내부식성은 매우 우수하나, 연신율이 떨어져 성형이 용이하지 않은 문제점이 있다.Mg-Li-based alloys having at least two phases different from each other are added with various elements such as Zn, Al and Mn in addition to Li in order to further improve strength and corrosion resistance. However, the alloy has excellent strength and corrosion resistance, but has a problem that the elongation is low and the molding is not easy.

이를 해결하기 위해서, 본 발명에서는 Mg-Li 합금에 있어서 변형률 속도 민감지수가 서로 다른 체심입방(BCC) 구조의 베타상(β상)과 조밀육방격자(HCP)의 알파상(α상)의 변형거동 특성을 이용한다. 즉, 변형률 속도 민감 지수가 서로 상이한 α상과 β상을 공존시킨 상태에서 서로 다른 변형률 속도로 변형하는 단계를 수행함으로써 Mg-Li 합금의 연신율을 종래보다 증가시킬 수 있다.In order to solve this problem, in the present invention, the strain of the alpha phase (alpha phase) of the beta phase (beta phase) and the dense hexagonal lattice (HCP) of the body center cubic (BCC) structure in which the strain rate sensitivity index is different in Mg- Behavior characteristics. That is, the elongation of the Mg-Li alloy can be increased by performing a step of deforming at a different strain rate in the state where the α-phase and the β-phase having different strain rate sensitivity indices are different from each other.

서로 다른 변형률 속도로 변형되는 구간에서는 주로 소성변형이 일어나는 상(phase)이 다르도록 설계된다. 예를 들어, 변형률 속도가 빠른 제 1 단계에서는 변형률 속도 민감지수가 상대적으로 더 큰 β상 보다는 상대적으로 낮은 α상에 변형이 집중되게 하여 β상의 변형량을 최소로 한 후 후속하는 제 2 단계에서는 낮은 변형률 속도로 변형률 속도 민감지수가 높은 β상에 변형이 집중되게 함으로써 β상의 잔존하는 변형량 내에서 모두 변형을 일으키게 하는 것이다. In the section which is deformed at different strain rates, the phases in which plastic deformation occurs are different from each other. For example, in the first stage where the strain rate is high, strain is concentrated on the α phase, which is relatively lower than the β phase where the strain rate sensitivity index is relatively large, so that the strain of the β phase is minimized. The deformation is concentrated on the β-phase with a high strain-rate sensitivity index at the strain rate, thereby causing all deformation within the residual strain of β-phase.

상술한 제 1 단계와 제 2 단계를 구분하기 위하여 소정의 변형률 속도가 선택될 수 있다. 본 발명의 일 실시예로서 상기 제 1 단계 및 제 2 단계를 구분하는 변형률 속도는 0.005/sec를 기준으로 할 수 있다. 즉 상기 제 1 구간은 0.005/sec 이상의 변형률 속도를 가지는 구간이며 제 2 구간은 0.005/sec 보다 작은 변형률 속도를 가지는 구간으로 정의할 수 있다. A predetermined strain rate may be selected to distinguish between the first and second steps. In one embodiment of the present invention, the strain rate for distinguishing the first step and the second step may be 0.005 / sec. That is, the first section may have a strain rate of 0.005 / sec or more, and the second section may have a strain rate of less than 0.005 / sec.

또한 제 1 단계에서의 변형률값(즉, 선변형률)도 특정한 범위를 가질 수 있으며, 이러한 선변형률의 범위 내에서 연신율의 최대값이 나타날 수 있다. In addition, the strain value (i.e., line strain) in the first step may have a specific range, and the maximum value of the elongation may appear within the range of the line strain.

이하에서, 상기 변형률 속도에 따른 Li-Mg계 합금의 변형거동에 대해서 더욱 상세하게 후술한다.Hereinafter, the deformation behavior of the Li-Mg alloy according to the strain rate will be described in more detail.

α상 및 β상을 가지는 Mg-Li계 합금에 있어서 체심입방(BCC) 구조의 β상은 상온에서 변형률 속도 민감지수(strain rate sensitivity)가 크다고 알려져 있다. 이는 변형률 속도가 높아질수록 강도가 증가함을 의미한다. 반면, 조밀육방격자(HCP)의 α상은 상기 변형률 속도 민감지수가 β상에 비해 상대적으로 작다고 알려져 있다. 이는 변형률 속도가 높아지더라도 상대적으로 강도의 변화가 거의 없는 것을 의미한다.It is known that the β phase of the body-centered cubic (BCC) structure in the Mg-Li alloy having α phase and β phase has a high strain rate sensitivity at room temperature. This means that as the strain rate increases, the strength increases. On the other hand, it is known that the α phase of the dense hexagonal lattice (HCP) is relatively small compared to the β phase. This means that even if the strain rate increases, there is little change in the strength.

변형률 속도가 작은 경우에는 변형률 속도 민감지수의 영향이 거의 나타나지 않게 된다. 이러한 환경에서는 일반적으로 Li의 함량이 더 높은 β상이 α에 비해 더 낮은 강도를 나타내게 된다. 따라서 변형률 속도가 낮은 환경에서 하중이 인가되면 상대적으로 강도가 낮은 β상에 변형이 집중되게 된다. When strain rate is small, strain rate sensitivity index hardly shows any effect. In this environment, the higher the Li content, the lower the intensity of the β phase than α. Therefore, when the load is applied in an environment with low strain rate, deformation concentrates on the β phase with relatively low strength.

반대로 변형률 속도가 큰 경우에는 변형률 속도 민감지수의 영향이 크게 나타나게 된다. 즉 변형률 속도 민감지수가 작은 α상의 경우에는 강도의 큰 변화가 나타나지 않으나 변형률 속도 민감지수가 높은 β은 강도가 빠르게 증가하여 α상과 강도가 거의 동등하거나 초과하게 된다. 따라서 변형률 속도가 큰 환경에서 하중이 인가되면 변형률 속도가 낮은 환경에 비해 α상의 변형량이 증가하게 되며, 특히 β상의 강도가 α상의 강도를 초과할 경우에는 변형은 α상에 집중되게 된다. On the contrary, when the strain rate is large, the influence of the strain rate sensitivity index is large. That is, in the α phase with a small strain rate sensitivity index, a large change in the strength does not appear. However, in the case of β having a high strain rate sensitivity index, the strength rapidly increases and the α phase and the strength become almost equal or exceed. Therefore, when a load is applied in an environment with a high strain rate, the deformation amount of the α phase is increased as compared with the case where the strain rate is low. In particular, when the strength of the β phase exceeds the strength of the α phase,

상기 Mg-Li 계 합금의 변형을 변형률 속도에 따라 2단계로 나누어 제 1 단계로서 변형률 속도를 크게 하여 변형한 후 변형률 속도를 감소시켜 제 2 단계로 변형할 경우, 이러한 변형률 속도의 변화가 없는 경우에 비해 더 높은 연신율을 얻을 수 있다. 즉, 제 1 단계에서 빠른 속도로 변형함에 따라 변형은 상대적으로 낮은 강도를 가지는 α상에 집중되며 따라서 β상의 변형이 거의 일어나지 않은 상태에서 제 2 단계로 넘어가게 된다. 이는 β상의 수용 가능한 변형량의 감소가 거의 일어나지 않은 상태로 변형단계가 제 2 단계로 넘어가게 된 것을 의미한다. The strain of the Mg-Li-based alloy is divided into two stages according to the strain rate. In the first stage, the strain rate is increased and then the strain rate is decreased. When the strain is changed to the second stage, A higher elongation can be obtained. That is, as the strain is rapidly changed in the first step, the strain concentrates on the α phase having a relatively low intensity, and therefore, the strain is shifted to the second phase in a state where the β phase is hardly deformed. This means that the deformation step has passed to the second step in a state in which there is hardly any decrease in the acceptable deformation amount of? Phase.

후속하는 변형률 속도가 낮은 제 2 단계에서는 β상에 변형이 집중되므로 전 단계에서 거의 변형이 일어나진 않은 β상이 수용 가능한 변형량 내에서 모두 변형에 참여하게 된다. In the second phase where the subsequent strain rate is low, the strain is concentrated on the β phase, so that the β phase, which is hardly deformed in the previous step, participates in the deformation all within the acceptable strain amount.

본 발명에서 상술한 변형거동에 따른 연신율 향상의 효과를 얻기 위해서는 제 1 단계에서는 최소한 0.005/sec 이상의 변형률 속도가 필요하다.In order to obtain the effect of improving the elongation according to the above-described strain behavior in the present invention, a strain rate of at least 0.005 / sec or more is required in the first step.

만약, 제 1 단계에서의 변형률 속도가 0.005/sec 미만일 경우, 변형률 속도 민감지수가 상대적으로 둔감한 변형거동을 나타내게 된다. 따라서 제 1 단계에서의 변형률 속도가 0.005/sec 보다 느리면 조밀육방격자(HCP)의 α상뿐만 아니라, 체심입방(BCC) 구조의 β상에서도 변형이 일어나게 되어, 제 2 단계에서 제 1 단계의 변형률 속도보다 더 느리게 제어하더라도 연신율 향상의 효과는 없다.If the strain rate in the first step is less than 0.005 / sec, the strain rate sensitivity index exhibits a relatively insensitive deformation behavior. Therefore, if the strain rate in the first step is slower than 0.005 / sec, deformation occurs not only in the α phase of the dense hexagonal lattice (HCP) but also in the β phase of the body center cubic (BCC) The effect of improving the elongation is not obtained even if the speed is controlled to be slower than that.

다만, 제 1 구간에 있어서, 변형률 속도가 지나치게 높은 경우, 예를 들어 10/sec를 초과하는 변형률 속도로 가공한다면 연신율이 증가하기 이전에 Mg-Li계 합금의 파단이 먼저 발생할 수 있다. 따라서 제 1 단계에서의 변형률 속도를 0.005/sec 내지 10/sec의 범위로 적절하게 제어되어야 한다. However, in the first section, if the strain rate is excessively high, for example, at a strain rate exceeding 10 / sec, the fracture of the Mg-Li-based alloy may occur before the elongation increases. Therefore, the strain rate in the first step should be appropriately controlled in the range of 0.005 / sec to 10 / sec.

반대로 제 2 단계에서 변형률 속도가 지나치게 낮은 경우, 총 변형에 소요되는 시간이 불필요하게 증가될 수 있다. 따라서 제 2 단계에서의 변형률 속도 0.00001/sec 이상 0.005/sec 미만의 범위에서 적절하게 제어되어야 한다. On the contrary, if the strain rate is too low in the second step, the time required for the total strain can be unnecessarily increased. Therefore, the strain rate in the second step should be suitably controlled in the range of 0.00001 / sec to less than 0.005 / sec.

이하에서는, 변형률 속도의 변화에 따른 Mg-Li계 합금의 연신율의 관련성을 파악하기 위한 실험예들을 설명한다. 다만, 하기의 실험예들은 본 발명의 이해를 돕기 위한 것일 뿐, 본 발명이 아래의 실시예들만으로 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, experimental examples for grasping the relation of the elongation of the Mg-Li-based alloy with the change of the strain rate will be described. It should be understood, however, that the present invention is not limited to the following examples.

본 발명의 실험예에 따른 Mg-Li계 합금은 질량%로 Li이 9.0%, Zn이 1.0% 및 불가피한 불순물을 포함하는 Mg-Li계 합금을 이용하여 인장실험을 수행하였다. 인장실험시 선변형률이 3.0%, 5.0%, 7.0%, 10.0%, 15.0% 및 20.0%가 되는 시점을 전후로 제 1 단계에서는 0.01/sec의 변형률 속도로 성형을 하고, 이후에는 제 2 단계로서 0.001/sec의 변형률 속도로 성형 하면서 연신율을 측정하였다. 표 1에 본 발명의 실험에 사용된 시편의 조건을 나타내었다.The Mg-Li based alloy according to Experimental Example of the present invention was subjected to a tensile test using a Mg-Li alloy containing 9.0% by weight of Li, 1.0% by weight of Zn, and inevitable impurities. In the tensile test, the strain rate was set to 0.01 / sec at the first stage before and after the point at which the strain was 3.0%, 5.0%, 7.0%, 10.0%, 15.0% and 20.0% / sec and the elongation was measured. Table 1 shows the conditions of the specimen used in the experiment of the present invention.

한편, 연신율을 상대적으로 비교하기 위해서, 상기 실험예에 사용한 것과 동일한 Mg-Li계 합금을 이용하여 인장실험을 수행하였다. 비교예 1은 인장실험시 변형률 속도가 변화되는 구간 없이 각각 변형률 속도를 0.01/sec로 유지하였으며, 비교예 2는 0.001/sec로 유지하였다.On the other hand, in order to comparatively compare the elongation, a tensile test was conducted using the same Mg-Li alloy as used in the above Experimental Examples. In Comparative Example 1, the strain rate was maintained at 0.01 / sec and the Comparative Example 2 was maintained at 0.001 / sec without a section in which the strain rate was changed during the tensile test.

Figure 112017064560834-pat00001
Figure 112017064560834-pat00001

도 1에는 실험예들 및 비교예들의 공칭응력-공칭변형률(Eng.Stress-Eng.Strain) 그래프가 나타나 있으며, 도 2에는 각 실험예들의 선변형률에 따른 연신율 데이터가 나타나 있다. 도 2에서 파선은 비교예 1 및 비교예 2 에서의 연신율(Engineering strain)을 나타낸다. FIG. 1 shows a nominal stress-nominal strain (Eng.Stress-Eng.Strain) graph of the experimental examples and comparative examples, and elongation data according to the linear strain of each of the experimental examples is shown in FIG. In FIG. 2, broken lines indicate engineering strains in Comparative Example 1 and Comparative Example 2.

도 1 및 도 2를 참조하면, 변형률 속도(strain rate)가 0.01/sec인 비교예 1의 경우, 선변형률이 얼마 진행되지 않은 상태에서 파단이 발생하게 된다. 상대적으로 변형률 속도가 느린 0.001/sec인 비교예 2의 경우, 약 0.4 이상의 연신율을 보여주고 있다. Referring to FIGS. 1 and 2, in the case of Comparative Example 1 in which the strain rate is 0.01 / sec, the fracture occurs in a state where the linear strain does not progress a little. In the case of Comparative Example 2, which has a relatively slow strain rate of 0.001 / sec, the elongation is about 0.4 or more.

한편 변형율 속도를 서로 다른 2 단계로 나누어 진행하는 실험예의 경우에는 제 1 단계에서의 선변형률의 변화에 따라 연신율의 차이가 나타남을 확인할 수 있다. On the other hand, in the case of the experimental example in which the strain rate is divided into two different stages, it can be seen that the elongation rate varies according to the change of the line strain in the first stage.

도 2를 참조하면 선변형률 값이 2%보다 크고 10%보다 작은 범위를 만족할 경우(실험예 1 내지 실험예 3)가 그 외의 경우(실험예 4 내지 실험예 6, 비교예 1 및 비교예 2) 보다 상대적으로 연신율이 우수한 값을 나타냄을 확인할 수 있었다. 이는 변형률 속도를 제 1 단계와 제 2 단계로 구분하는 선변형률 변동구간에 대해서 임계점이 존재한다는 것을 의미한다.2 (Experimental Examples 1 to 3) (Experimental Examples 4 to 6, Comparative Examples 1 and 2) in which the linear strain value is greater than 2% and smaller than 10% ), And it was confirmed that the elongation ratio was higher than that of the comparative example. This means that there is a critical point in the line strain variation period that divides the strain rate into the first stage and the second stage.

제 1 단계에서의 선변형률이 2% 미만이면 변형률 속도 민감지수의 차이에 따른 연신율 향상 기구가 발현되기에 변형량이 너무 작은 값이다. 반면 선변형률이 10% 이상으로 큰 값을 보일 경우, 변형초기에는 α상이 β상에 비해 강도가 낮더라도 가공경화에 의해 α상이 강도가 증가하면서 α상과 β상의 강도가 서로 유사하게 되어 β상에도 변형이 일어나게 된다. 따라서 제 1 단계 이후 제 2 단계에서 β상이 수용할 수 있는 변형률이 감소됨에 따라 최종 연신율은 오히려 감소하는 현상이 나타나게 된다. 따라서 높은 연신율을 얻기 위해서는 제 1 단계에서의 선변형률을 2.0% 보다 크고 10.0% 미만의 범위에서 적절하게 제어하는 것이 필요하다. If the linear strain at the first step is less than 2%, the deformation amount is too small because an elongation improving mechanism is developed according to the difference of the strain rate sensitivity index. On the other hand, when the line strain is large, the strain is higher than 10%, the α-phase increases in strength due to work hardening even though the α-phase has lower strength than the β-phase, So that deformation also occurs. Accordingly, as the strain that the β phase can accommodate in the second step after the first step is reduced, the final elongation rate is rather reduced. Therefore, in order to obtain a high elongation, it is necessary to appropriately control the linear strain in the first step in a range of greater than 2.0% and less than 10.0%.

본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.While the present invention has been described with reference to exemplary embodiments, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments, but, on the contrary, is intended to cover various modifications and equivalent arrangements included within the spirit and scope of the invention. Accordingly, the true scope of the present invention should be determined by the technical idea of the appended claims.

Claims (5)

변형률 속도 민감지수(strain rate sensitivity)가 서로 다른 적어도 두 개의 상(phase)을 갖는 Mg-Li계 합금의 성형 방법에 있어서,
소정의 변형률 속도로 성형하는 제 1 단계; 및
상기 제 1 단계보다 상대적으로 낮은 변형률 속도로 성형하는 제 2 단계;를 포함하되,
상기 제 1 단계에서의 선변형률의 범위가 2.0% 보다 크고 10.0% 보다 작은,
Mg-Li계 합금의 성형 방법.
A method of forming a Mg-Li-based alloy having at least two phases having different strain rate sensitivities,
A first step of molding at a predetermined strain rate; And
And a second step of forming at a strain rate relatively lower than the first step,
Wherein the range of the linear strain in the first step is larger than 2.0% and smaller than 10.0%
Mg-Li-based alloy.
제 1 항에 있어서,
상기 Mg-Li계 합금은 상대적으로 낮은 변형률 속도 민감 지수를 가지는 제 1 상과 상대적으로 높은 변형율 속도 민감 지수를 가지는 제 2 상을 포함하고,
상기 제 1 단계에서는 상기 제 2 상의 강도가 상기 제 1 상에 비해 더 높아 변형이 상기 제 1 상에 집중되며,
상기 제 2 단계에서는 상기 제 1 상의 강도가 상기 제 2 상에 비해 더 높아 변형이 상기 제 2 상에 집중되는,
Mg-Li계 합금의 성형 방법.
The method according to claim 1,
The Mg-Li-based alloy includes a first phase having a relatively low strain rate sensitivity index and a second phase having a relatively high strain rate sensitivity index,
In the first step, the strength of the second phase is higher than that of the first phase so that deformation is concentrated on the first phase,
Wherein in the second step, the deformation is concentrated on the second phase because the strength of the first phase is higher than that of the second phase,
Mg-Li-based alloy.
제 2 항에 있어서,
상기 제 1 상은 조밀육방격자구조(HCP)를 가지는 알파상(α상)이고,
상기 제 2 상은 체심입방구조(BCC)를 가지는 베타상(β상)인,
Mg-Li계 합금의 성형 방법.
3. The method of claim 2,
The first phase is an alpha phase (H phase) having a dense hexagonal lattice structure (HCP)
Wherein the second phase is a beta phase (beta phase) having a body-centered cubic structure (BCC)
Mg-Li-based alloy.
제 2 항에 있어서,
상기 Mg-Li계 합금은 Zn, Al 및 Mn 중 어느 하나 이상을 포함하는 것인,
Mg-Li계 합금의 성형 방법.
3. The method of claim 2,
Wherein the Mg-Li-based alloy comprises at least one of Zn, Al and Mn.
Mg-Li-based alloy.
제 2 항에 있어서,
상기 제 1 단계에서의 변형률 속도는 0.005/sec 이상 10/sec 이하의 범위를 갖고,
상기 제 2 단계에서의 변형률 속도는 0.00001/sec 이상 0.005/sec 미만인,
Mg-Li계 합금의 성형 방법.
3. The method of claim 2,
The strain rate in the first step ranges from 0.005 / sec to 10 / sec,
Wherein the strain rate in the second step is from 0.00001 / sec to less than 0.005 / sec,
Mg-Li-based alloy.
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