KR102430417B1 - Twinning induced plasticity copper alloys and method for manufacturing the same - Google Patents

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Abstract

쌍정유기 소성증진(TWIP) 구리계 합금 및 그 제조방법이 제공된다.
본 발명의 쌍정유기 소성증진(TWIP) 구리계 합금은, 중량%로, Al: 3% 초과 20% 이하, Zn: 3% 초과 30% 이하 Ni: 3% 초과 30% 이하, Mn: 3% 초과 20% 이하, Sn: 1% 초과 10% 이하, Si: 1% 초과 10% 이하, Ga: 3% 초과 20% 이하, Ge: 3% 초과 20% 이하로 이루어진 그룹에서 선택된 2 종 이상, 잔부 Cu 및 불가피한 불순물을 포함한다.
Provided are a twin-organic enhanced plasticity (TWIP) copper-based alloy and a method for manufacturing the same.
Twin organic plasticity enhanced (TWIP) copper-based alloy of the present invention, by weight, Al: more than 3% 20% or less, Zn: more than 3% 30% or less Ni: more than 3% 30% or less, Mn: more than 3% 20% or less, Sn: more than 1% and less than 10%, Si: more than 1% and less than 10%, Ga: more than 3% and less than 20%, Ge: more than 2 kinds selected from the group consisting of more than 3% and less than 20%, balance Cu and unavoidable impurities.

Description

쌍정유기 소성증진(TWIP) 구리계 합금 및 그 제조방법 {TWINNING INDUCED PLASTICITY COPPER ALLOYS AND METHOD FOR MANUFACTURING THE SAME}TWINNING INDUCED PLASTICITY COPPER ALLOYS AND METHOD FOR MANUFACTURING THE SAME

본 발명은 쌍정유기 소성특성을 나타내는 구리계 합금에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 원자크기 인자, 합금원소 제어를 통한 적층결함에너지를 조절함으로써 전위 기반 변형뿐만 아니라 쌍정유기 소성증진(TWIP) 특성을 나타내는 변형기구를 이용하여 가공 경화 속도를 증가시켜 강도와 연성을 동시에 증가시킴으로써 기계적 특성이 더욱 향상된 쌍정유기 소성증진(TWIP) 구리계 합금 및 그 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a copper-based alloy exhibiting twin organic plasticity characteristics, and more particularly, by controlling the stacking fault energy through atomic size factor and alloy element control, not only dislocation-based deformation but also twin organic plasticity enhancement (TWIP) characteristics. It relates to a twin crystalline organic plasticity-enhanced (TWIP) copper-based alloy with improved mechanical properties by simultaneously increasing strength and ductility by increasing the work hardening rate using the deformation mechanism shown, and a method for manufacturing the same.

강도와 연성을 동시에 증가시키는 연구는 오랫동안 다양하게 시도되고 있으며, 현재에도 꾸준히 연구되고 있다. 구조용 금속 및 합금을 설계하는데 있어 강도와 연성은 재료의 선택 및 설계에 있어 중요한 문제이며, 많은 구조용 합금의 산업적 적용 및 응용을 제한하였다.Research to increase strength and ductility at the same time has been attempted in various ways for a long time, and it is being studied steadily even now. In designing structural metals and alloys, strength and ductility are important issues in the selection and design of materials, and have limited the industrial applications and applications of many structural alloys.

강도와 연성을 증가시키는 방법으로 전위 사이의 상호 작용으로 인한 쌍정 유도 소성 (TWIP) 강화법은 종래의 강도-연성 관계를 뛰어넘는 고성능 강의 개발을 가능하게 했다. 또한 변형-쌍정과 전위의 시너지 효과는 구조 금속 및 합금의 조성, 가공 및 미세 구조 특성에 대한 새로운 설계 전략을 가능하게 한다. TWIP 강에서 강도와 연성의 동시 향상은 변형-쌍정과 전위 사이의 상호 작용과 연관된 높은 가공 경화 속도에 기인한다Twin induced plasticity (TWIP) strengthening due to the interaction between dislocations as a method of increasing strength and ductility has enabled the development of high-performance steels that go beyond the conventional strength-ductility relationship. In addition, the synergistic effect of strain-twin and dislocation enables novel design strategies for the composition, processing and microstructural properties of structural metals and alloys. The simultaneous enhancement of strength and ductility in TWIP steel is attributed to the high work hardening rate associated with the interaction between strain-twin and dislocation.

TWIP 구리계 합금의 선행 기술로는 비특허문헌 1과 2가 있다. 비특허문헌 1에 따르면 TWIP 강의 개념에 따라“TWIP 구리 합금”이라 불리는 Cu-Al 2원계 합금에서 강도와 소성이 동시에 증가한다고 알려지게 되었다. 비특허문헌 1에 따르면 TWIP 구리 합금에서 변형-쌍정과 전위 사이의 상호 작용이 TWIP 강에서와 같이 강도와 소성의 개선을 유도하는 것으로 밝혀졌다.As the prior art of TWIP copper-based alloy, there are Non-Patent Documents 1 and 2. According to Non-Patent Document 1, according to the concept of TWIP steel, it is known that the strength and plasticity are simultaneously increased in a Cu-Al binary alloy called “TWIP copper alloy”. According to Non-Patent Document 1, it was found that the interaction between strain-twins and dislocations in TWIP copper alloy leads to improvement of strength and plasticity as in TWIP steel.

최근 비특허문헌 2을 통하여 TWIP 구리 2원계 합금에서 적층결함과 부분 전위의 결합이 용질 원자에 의해 영향을 받는다는 개념에 기초하여 전위 운동에 대한 적층결함에너지(SFE), 용질 원자 등에 의해 부과되는 마찰응력(Friction stress) 및 합금 원소간의 상호작용에 따른 거동으로 TWIP 거동을 예측하는 모델을 제시하였다. Recently, through Non-Patent Document 2, based on the concept that the bonding between the lamination defect and the partial dislocation in the TWIP copper binary alloy is affected by the solute atom, the lamination defect energy (SFE) for the dislocation motion, the friction imposed by the solute atom, etc. A model for predicting the TWIP behavior based on the interaction between friction stress and alloying elements is presented.

상기 비특허문헌 1과 비특허문헌 2와 같이, 고용체을 갖는 2원계 TWIP 구리계 합금은 우수한 기계적 물성을 갖기 때문에 새로운 기술로 주목을 받고 있으며, 최근에는 다양한 연구가 계속되고 있다 그러나 대부분의 연구가 2원계 합금을 평가하는 수준에 머물고 있기 때문에, 다원계 쌍정유기 소성증진(Twip) 구리계 합금을 기반으로 보다 향상된 기계적 특성을 얻기 위한 합금개발에 대한 연구가 미비한 실정이다.As in Non-Patent Document 1 and Non-Patent Document 2, a binary TWIP copper-based alloy having a solid solution has attracted attention as a new technology because it has excellent mechanical properties, and various studies are being conducted in recent years. Since it remains at the level of evaluating primordial alloys, research on the development of alloys to obtain more improved mechanical properties based on multi-component twin-organic plasticity enhancement (twip) copper-based alloys is insufficient.

또한 적층 결함에너지, 원자 크기 인자 및 합금원소 첨가량 등에 의한 구조 및 기계적 특성의 변화를 기존 비철 재료 및 철강 재료에 적용하는 경우 새로운 특성이 유도되거나 기존 특성이 더욱 향상될 가능성이 큼에도 불구하고, 기존 합금계에 원자크기 인자 및 합금원소 첨가량 개념을 적용하여 특성을 개선하는 연구 및 발명이 이루어지지 않고 있는 상황이다.In addition, when changes in structural and mechanical properties due to stacking fault energy, atomic size factor, and alloying element addition amount are applied to existing non-ferrous materials and steel materials, new properties are likely to be induced or existing properties to be further improved. Research and invention to improve properties by applying the concept of atomic size factor and alloying element addition amount to the alloy system are not being made.

Microscopic mechanisms contributing to the synchronous improvement of strength and plasticity (SISP) for TWIP copper alloys, Sci. Rep. 5 (2015) 9550 (7pp). Microscopic mechanisms contributing to the synchronous improvement of strength and plasticity (SISP) for TWIP copper alloys, Sci. Rep. 5 (2015) 9550 (7pp). ) Criteria for predicting twin-induced plasticity in solid solution copper alloys, Materials Science & Engineering A 711 (2018) 492-497. ) Criteria for predicting twin-induced plasticity in solid solution copper alloys, Materials Science & Engineering A 711 (2018) 492-497.

본 발명의 일측면은, 쌍정유기 소성증진(TWIP) 구리계 합금의 적층결함에너지, 응질 원자에 의한 마찰 응력, 원자 크기인자 및 합금 원소간 상호 작용 개념을 비철 재료에 도입하여 다양한 합금원소의 종류와 함량을 적층결함에너지가 감소하는 방향으로 설계함으로써 가공성 및 가공경화 성능이 우수한 쌍정유기 소성증진(TWIP) 구리계 합금을 제공함에 그 목적이 있다. One aspect of the present invention is a type of various alloying elements by introducing the concept of interaction between twinning organic plasticity enhanced (TWIP) copper alloy stacking fault energy, frictional stress due to hardened atoms, atomic size factor, and alloying elements to non-ferrous materials. An object of the present invention is to provide a twin-organic plasticity-enhanced (TWIP) copper-based alloy with excellent workability and work hardening performance by designing the and content in a direction in which the stacking fault energy is reduced.

즉, 원자 크기인자, 합금원소 제어를 통한 적층결함에너지를 조절함으로써 전위 기반 변형 뿐만 아니라 쌍정유기 소성증진(TWIP) 특성을 나타내는 변형 기구를 이용하여 가공경화 속도를 증가시켜 강도와 연성을 동시에 증가시킴으로써 기계적 특성이 더욱 향상된 쌍정유기 소성증진(TWIP) 구리계 합금 및 그 제조방법을 제공함에 그 목적이 있다. That is, by controlling the stacking fault energy through atomic size factor and alloying element control, strength and ductility are simultaneously increased by increasing the work hardening rate by using a deformation mechanism that exhibits not only dislocation-based deformation but also twin crystalline plasticity enhancement (TWIP) characteristics. It is an object of the present invention to provide a twin crystal organic plasticity enhanced (TWIP) copper-based alloy with improved mechanical properties and a method for manufacturing the same.

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급한 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자가 명확하게 이해될 수 있을 것이다. The problems to be solved by the present invention are not limited to the problems mentioned above, and other problems not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the following description.

본 발명의 일실시예에서, 중량%로, Al: 3% 초과 20% 이하, Zn: 3% 초과 30% 이하 Ni: 3% 초과 30% 이하, Mn: 3% 초과 20% 이하, Sn: 1% 초과 10% 이하, Si: 1% 초과 10% 이하, Ga: 3% 초과 20% 이하, Ge: 3% 초과 20% 이하로 이루어진 그룹에서 선택된 2 종 이상, 잔부 Cu 및 불가피한 불순물을 포함하는 가공성 및 가공경화 성능이 우수한 쌍정유기 소성증진(TWIP) 구리계 합금을 제공한다. In one embodiment of the present invention, in wt%, Al: more than 3% and less than 20%, Zn: more than 3% and less than 30% Ni: more than 3% and less than 30%, Mn: more than 3% and less than 20%, Sn: 1 % more than 10%, Si: more than 1% and less than 10%, Ga: more than 3% and less than 20%, Ge: more than 3% and less than 20%, processability including the remainder Cu and unavoidable impurities and a twin-organic plasticity-enhanced (TWIP) copper-based alloy having excellent work hardening performance.

본 발명의 쌍정유기 소성증진(TWIP) 구리계 합금은, 탄성계수보정 적층결함에너지(γ/G)(×1011,cm)가 8.9 이하이고, 조성 보완 atomic size misfit 지수(= 원자크기 차이 × 합금%)가 0.04이상이어서 쌍정 및 슬립 동시 작동 소성특성을 나타낼 수 있다. Twin crystal organic plasticity enhanced (TWIP) copper-based alloy of the present invention, the elastic modulus corrected stacking fault energy (γ/G) (×10 11 , cm) is 8.9 or less, and the composition supplementation atomic size misfit index (= atomic size difference × alloy %) is 0.04 or more, so it can exhibit plastic properties of twin and slip simultaneous operation.

또한 본 발명의 다른 실시예에서, Also in another embodiment of the present invention,

중량%로, Al: 3% 초과 20% 이하, Zn: 3% 초과 30% 이하 Ni: 3% 초과 30% 이하, Mn: 3% 초과 20% 이하, Sn: 1% 초과 10% 이하, Si: 1% 초과 10% 이하, Ga: 3% 초과 20% 이하, Ge: 3% 초과 20% 이하로 이루어진 그룹에서 선택된 2 종 이상, 잔부 Cu 및 불가피한 불순물을 포함하는 금속재료를 준비하는 단계; In wt%, Al: more than 3% and less than 20%, Zn: more than 3% and less than 30% Ni: more than 3% and less than 30%, Mn: more than 3% and less than 20%, Sn: more than 1% and less than 10%, Si: Preparing a metal material including more than 1% and less than 10%, Ga: more than 3% and less than 20%, Ge: more than 3% and less than 20%, the balance of Cu and unavoidable impurities;

상기 준비된 금속 재료를 용융하여 합금을 제조하는 단계; preparing an alloy by melting the prepared metal material;

상기 제조된 합금을 850~1050℃의 온도범위에 균질화 열처리하는 단계; Homogenizing heat treatment of the prepared alloy in a temperature range of 850 ~ 1050 ℃;

상기 균질화 열처리 후 냉각하는 단계; 및 cooling after the homogenization heat treatment; and

상기 냉각된 합금을 350~850℃의 온도범위에서 2차 열처리하는 단계;를 포함하는 가공성 및 가공경화 성능이 우수한 쌍정유기 소성증진(TWIP) 구리계 합금의 제조방법을 제공한다, Secondary heat treatment of the cooled alloy in a temperature range of 350 to 850 ° C. provides a method for producing a twin-organic plasticity enhanced (TWIP) copper-based alloy having excellent workability and work hardening performance, including;

상기 균질화 처리 후 냉각된 합금은 단조, 압출, 압연, 인발 중 선택된 하나의 방법을 이용하여 가공하는 단계를 추가로 포함할 수 있다. The alloy cooled after the homogenization treatment may further include processing using one method selected from forging, extrusion, rolling, and drawing.

본 발명에 의하면, 쌍정유기 소성증진(TWIP) 구리계 합금은 구리(Cu)와 고용도가 큰 합금원소인 Al, Zn, Ni, Mn, Sn, Si, Ga, Ge 등의 합금원소를 이용한다. 이러한 합금 조성의 쌍정유기 소성증진(TWIP) 구리계 합금은 Cu와 고용도가 크고, 원자크기 차이가 큰 원소를 첨가시켜 원자크기차이×합금조성% 값을 증가시키면 합금원소들이 전위와 반응하여 전위이동 억제 또는 부분 쌍정전위의 확장을 유도하여 변형-쌍정을 유발시시키는 원리를 비철재료에 적용시켜 구리계 합금의 강도와 가공성을 증가시킬 수 있다. According to the present invention, the twin crystal organic plasticity enhancement (TWIP) copper-based alloy uses copper (Cu) and alloying elements such as Al, Zn, Ni, Mn, Sn, Si, Ga, Ge, which are alloying elements with high solubility. Twin organic plasticity enhancement (TWIP) copper alloy of this alloy composition has a large solid solubility with Cu, and when an element with a large atomic size difference is added to increase the atomic size difference×alloy composition % value, the alloying elements react with the dislocation and become dislocation The principle of inducing deformation-twining by inhibiting movement or inducing expansion of partial twin dislocations can be applied to non-ferrous materials to increase the strength and workability of copper-based alloys.

본 발명의 원리를 적용하면 기존 기술과는 달리 적층결함에너지가 낮은 소재는 물론 적층결함에너지가 높은 경우에도 쌍정 유기 소성변형 및 가공경화 거동을 유도하여, 기존 구리계 합금에 비하여 높은 기계적 특성 및 경제성이 향상된 쌍정유기 소성증진(TWIP) 구리계 합금을 구현할 수 있다.When the principle of the present invention is applied, it induces twin organic plastic deformation and work hardening behavior even when the stacking fault energy is high as well as in a material with low stacking fault energy, unlike existing technologies, and has higher mechanical properties and economic efficiency compared to conventional copper-based alloys. This improved twin-organic plasticity-enhanced (TWIP) copper-based alloy can be implemented.

또한, 본 발명의 쌍정유기 소성증진(TWIP) 구리계 합금은 기계적 특성이 크게 향상되어, 다양한 분야에서 구조 소재로 광범위하게 응용될 수 있을 뿐만 아니라, 원자크기 차이×합금조성% 값을 증가시키면 합금 원소들이 전위와 반응하여 전위 이동 억제 또는 부분 쌍정전위의 확장을 유도하여 변형쌍정을 유발시시키므로 적층결함에너지가 낮은 소재는 물론 적층결함에너지가 높은 경우에도 쌍정 유기 소성변형 및 가공경화 거동을 나타내며 기존의 구리계 합금의 보다 다양한 활용이 가능한 장점이 있다.In addition, the twin crystal organic plasticity enhanced (TWIP) copper-based alloy of the present invention has significantly improved mechanical properties, so that it can be widely applied as a structural material in various fields, and when the atomic size difference × alloy composition% value is increased, the alloy Elements react with dislocations to suppress dislocation movement or induce expansion of partial twin dislocations to induce strain twins, so it exhibits twin-induced plastic deformation and work hardening behavior even in materials with low stacking fault energy as well as high stacking fault energy. There is an advantage that more diverse applications of copper-based alloys are possible.

도 1은 부분 전위 사이의 힘의 균형을 도식한 개념도를 나타낸 것이다.
도 2는 본 발명의 쌍정유기 소성증진(TWIP) 구리계 합금의 적층결함에너지와 합금조성의 영향에 의한 쌍정유기 소성증진(TWIP) 구리계 합금 설계 개념도를 나타낸 것이다.
도 3은 본 발명의 쌍정유기 소성증진(TWIP) 구리계 합금의 제조방법 일예를 나타낸 공정 순서도이다.
도 4는 본 발명의 실시예 중 발명예 1의 미세조직을 관찰한 사진이다.
도 5는 본 발명의 실시예 중 발명예 2의 미세조직을 관찰한 사진이다.
1 shows a conceptual diagram schematically illustrating the balance of forces between partial dislocations.
2 is a schematic diagram of the twin-organic plasticity-enhanced (TWIP) copper-based alloy design by the influence of the alloy composition and the stacking fault energy of the twin-organic plasticity-enhanced (TWIP) copper-based alloy of the present invention.
Figure 3 is a process flow chart showing an example of a method for manufacturing a twin crystalline organic plasticity enhanced (TWIP) copper-based alloy of the present invention.
4 is a photograph observing the microstructure of Inventive Example 1 among the Examples of the present invention.
5 is a photograph observing the microstructure of Inventive Example 2 among the Examples of the present invention.

이하, 본 발명을 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described.

본 발명의 발명자들은 최근 자원 한계에 따른 원자재의 가격 상승, 온실가스 관련 등 엄격해지는 환경문제 등의 문제점들을 해결하기 위하여 고강도와 고연성의 기계적 특성을 나타내는 새로운 소재개발에 대한 연구를 행하였다. 그 결과, 쌍정유기 소성증진(TWIP) 합금의 개념을 비철재료에 도입하여, 다양한 합금원소의 종류와 함량을 적층결함에너지가 감소하는 방향으로 설계함으로써 가공성 및 가공경화 성능이 우수한 구리계 합금을 제공할 수 있음을 확인하였다. 구체적으로, 변형-쌍정에 의한 twin boundary가 전위의 이동을 방해하여 가공경화 속도를 증가시켜 우수한 강도와 연성을 구현할 수 있음을 확인하고 본 발명을 제시하는 것이다. The inventors of the present invention conducted research on the development of a new material exhibiting mechanical properties of high strength and high ductility in order to solve problems such as a recent increase in the price of raw materials due to resource limitations and strict environmental problems such as greenhouse gas related issues. As a result, by introducing the concept of twin-organic plasticity enhancement (TWIP) alloy to non-ferrous materials, the types and contents of various alloying elements are designed in a direction in which stacking fault energy is reduced to provide a copper-based alloy with excellent workability and work hardening performance. confirmed that it can be done. Specifically, the present invention is presented after confirming that the twin boundary by strain-twin prevents the movement of dislocations and increases the work hardening rate to realize excellent strength and ductility.

즉, 본 발명의 쌍정유기 소성증진(TWIP) 구리계 합금은 첨가된 합금원소들이 강도 또는 가공성 증진을 위하여 전위에 편석 되어 완전 전위 또는 쌍정 부분전위의 이동을 방해/억제하여 변형-쌍정을 유도하며, 이에 따라, 적층결함에너지(Stacking Fault Energy:SFE)가 낮은 경우는 물론 첨가원소의 atomic size misfit가 큰 경우에도 변형-쌍정이 활성화 되어 가공경화 및 쌍정 유기 소성변형 거동이 일어날 수 있다. In other words, in the twin-organic plasticity-enhancing (TWIP) copper-based alloy of the present invention, the added alloying elements are segregated at dislocations to improve strength or workability, and thus prevent/inhibit the movement of full dislocations or twin partial dislocations to induce deformation-twins, As a result, strain-twins are activated and work hardening and twin-induced plastic deformation behavior may occur even when the stacking fault energy (SFE) is low as well as when the atomic size misfit of the additive element is large.

또한 본 발명의 쌍정유기 소성증진(TWIP) 구리계 합금은 기존 구리계 합금과는 달리 원자크기 차이×합금조성% 값을 증가시키면 합금원소들이 전위와 반응하여 전위 이동 억제 또는 부분 쌍정전위의 확장을 유도하여 변형-쌍정을 유발시시키므로 적층결함에너지가 낮은 소재는 물론 적층결함에너지가 높은 경우에도 쌍정 유기 소성변형 및 가공경화 거동을 나타낼 수 있다. In addition, the twin-organic plasticity enhancement (TWIP) copper-based alloy of the present invention is different from the existing copper-based alloy, when the atomic size difference × alloy composition% value is increased, the alloying elements react with the dislocation to suppress dislocation movement or to expand the partial twin dislocation. Because it induces deformation-twins, it can exhibit twin-induced plastic deformation and work hardening behavior even in materials with low stacking fault energy as well as high stacking fault energy.

이하, 본 발명의 쌍정유기 소성증진(TWIP) 구리계 합금에 대해 상세히 설명한다. Hereinafter, the twin crystal organic plasticity enhanced (TWIP) copper-based alloy of the present invention will be described in detail.

본 발명의 쌍정유기 소성증진(TWIP) 구리계 합금은, 중량%로, Al: 3% 초과 20% 이하, Zn: 3% 초과 30% 이하 Ni: 3% 초과 30% 이하, Mn: 3% 초과 20% 이하, Sn: 1% 초과 10% 이하, Si: 1% 초과 10% 이하, Ga: 3% 초과 20% 이하, Ge: 3% 초과 20% 이하로 이루어진 그룹에서 선택된 2 종 이상, 잔부 Cu 및 불가피한 불순물을 포함한다. Twin organic plasticity enhanced (TWIP) copper-based alloy of the present invention, by weight, Al: more than 3% 20% or less, Zn: more than 3% 30% or less Ni: more than 3% 30% or less, Mn: more than 3% 20% or less, Sn: more than 1% and less than 10%, Si: more than 1% and less than 10%, Ga: more than 3% and less than 20%, Ge: more than 3% and less than 20%, the balance Cu and unavoidable impurities.

상기 Cu, Zn. Ni, Mn, Ga 및 Ge는 쌍정유기 소성증진(TWIP) 구리계 합금을 구성하는 기본 원소로서, 4주기 천이원소 그룹이며, 원자반경의 차이 등이 작아 고용체 등을 이루기 적합한 원소들이다. The Cu, Zn. Ni, Mn, Ga, and Ge are basic elements constituting a twin-organic plasticity-enhanced (TWIP) copper-based alloy, and are a group of four-period transition elements.

Al, Mn 및 Ni은 면심입방(FCC) 고용체를 촉진하는 원소이며, Al, Ni은 Cu 와 고용체를 이루어 기계적 특성을 향상시킨다.Al, Mn and Ni are elements that promote a face-centered cubic (FCC) solid solution, and Al and Ni form a solid solution with Cu to improve mechanical properties.

한편, 상기 Al, Zn, Ni, Mn, Sn, Si, Ga 및 Ge은 치환형 원소로 전위에 편석되어 전위이동 및 부분전위와 결합을 방해하여 변형-쌍정를 유도하여 twin boundary가 전위의 이동을 방해하여 가공경화 속도를 증가시킨다. On the other hand, the Al, Zn, Ni, Mn, Sn, Si, Ga and Ge are segregated into dislocations as substitutional elements and interfere with dislocation movement and partial dislocation and bonding, thereby inducing strain-twins, preventing the movement of dislocations by twin boundaries. to increase the work hardening rate.

본 발명에서는 상기 Al, Zn, Ni, Mn, Ga 및 Ge 원소들의 함량을 각각 중량%로, 3% 초과 30% 이하로 제한하는 것이 바람직하다. 만일 그 함량이 3% 이하에서는 전위와의 segregation 및 반응 효과가 너무 작은 반면, 30%를 초과하는 경우에는 격자뒤틀림이 심하고 고용한도를 벗어나 기지를 취화시키며, 전위와의 반응 효율성이 감소하기 때문이다.In the present invention, it is preferable to limit the content of the Al, Zn, Ni, Mn, Ga, and Ge elements to each weight %, more than 3% and not more than 30%. If the content is less than 3%, the effect of segregation and reaction with dislocations is too small, whereas if it exceeds 30%, lattice distortion is severe, leaving the solid solution limit to embrittle the matrix, and the reaction efficiency with dislocations decreases. .

상술한 바와 같은 조성성분을 갖는 본 발명의 쌍정유기 소성증진(TWIP) 구리계 합금의 쌍정 유기 소성변형과 가공경화 기구는 아래와 같이 예측될 수 있다. The twin organic plastic deformation and work hardening mechanism of the twin-organic plasticity-enhanced (TWIP) copper-based alloy of the present invention having the above-described compositional components can be predicted as follows.

먼저, 적층결함과 부분 전위의 결합이 용질 원자에 의해 영향을 받는다는 개념에 기초하여 부분 전위 사이의 힘의 균형을 개략적으로 도 1에 나타내었으며, 적층 결함(SF)에 의해 분리된 두 개의 부분 전위가 결합하는 데 필요한 총 힘(FT)는 아래의 관계식 1로 설명될 수 있다.First, the balance of forces between the partial dislocations is schematically shown in FIG. 1 based on the concept that the bonding of the stacking defect and the partial dislocation is affected by the solute atom, and two partial dislocations separated by the stacking fault (SF) are shown. The total force (F T ) required to combine can be described by Relation 1 below.

[관계식 1][Relational Expression 1]

FT/G = γ/G - FR/G - 2Ff/GF T /G = γ/G - F R /G - 2F f /G

여기에서, Ff:마찰응력, FR:반발력,γ:적층결함에너지, G:전단 계수where, F f : frictional stress, F R : repulsion force, γ: stacked fault energy, G: shear modulus

고용체 합금에서 부분 전위에 용질원자가 존재하면, 도 1에 나타낸 바와 같이, 적층결함에너지가 높으며, 적층결함에너지가 부분 전위를 끌어 당기므로 부분 전위 사이의 거리가 줄어 들게 되며, 반대로 부분 전위들이 서로 접근함에 따라, 부분 전위들 사이의 반발력은 실질적으로 증가하여 용질원자(Ff)에 의해 부과되는 마찰력이 증가한다. 따라서 부분 전위들이 결합하기 위해서는 추가적인 힘이 필요하며, 이는 아래의 관계식 2로 설명될 수 있다.When solute atoms exist at partial dislocations in a solid solution alloy, as shown in FIG. 1, the stacking fault energy is high, and since the stacking fault energy attracts the partial dislocations, the distance between the partial dislocations is reduced, and conversely, the partial dislocations approach each other. Accordingly, the repulsive force between the partial dislocations substantially increases, thereby increasing the frictional force imposed by the solute atoms F f . Therefore, an additional force is required for the partial dislocations to couple, which can be explained by Relation 2 below.

[관계식 2][Relational Expression 2]

WR = FT/G + FR/G = γ/G- 2Ff/GW R = F T /G + F R /G = γ/G- 2F f /G

여기서, WR은 길이의 치수를 가지며 부분 폭에 반비례하기 때문에 "Reciprocal width"로 정의하며, WR (=γ/G- 2Ff/G)은 부분 전위 간 적층결함에너지의 영향과 부분 전위에서 분리된 용질 원자가 변형 모드 전환에 미치는 마찰 응력을 나타낸다.Here, W R has the dimension of length and is defined as “reciprocal width” because it is inversely proportional to the partial width, and W R (=γ/G-2F f /G) is the effect of the stacking fault energy between partial dislocations and the partial dislocation. The frictional stress exerted by the separated solute atoms on the transformation mode conversion is shown.

본 발명자들은 상기 관계식 2로부터 적층결함에너지 감소에 따른 슬립 모드 변화 뿐만 아니라 원자 크기 불일치 인자, 합금성분 및 전단 계수의 영향을 고려한 TWIP 발생을 예측할 수 있는 모델을 개발하였으며, 이는 아래의 관계식 3으로 설명될 수 있다.The present inventors developed a model that can predict the occurrence of TWIP considering the influence of the atomic size mismatch factor, alloy composition, and shear modulus as well as the slip mode change according to the reduction in stacking fault energy from Relation 2, which is described in Relation 3 below. can be

[관계식 3][Relational Expression 3]

Figure 112020007903791-pat00001
Figure 112020007903791-pat00001

여기에서, γ:적층결함에너지, G:전단계수, Ω:원자크기 불일치 인자, a:격자상수, v:Poisson's 비, C :합금원소(용질원자)를 나타낸다.Here, γ: stacking fault energy, G: shear modulus, Ω: atomic size mismatch factor, a: lattice constant, v : Poisson's ratio, C: alloy element (solute atom).

관계식 3으로부터 적층결함에너지(γ/G)와 마찰 응력(2Ff/G), 원자크기 불일치 인자, 합금원소량의 관계로부터 Wavy 슬립 또는 Planar 슬립 변형 모드를 예측할 수 있으며, 부분 전위 사이의 마찰력을 증가시킴으로써 적층결함에너지가 높은 재료에서도 Planar 슬립을 예측할 수 있다. 또한 고용체 구리 합금에 적용시키는 경우 원자크기 불일치 인자 및 첨가되는 합금원소 양을 고려하여 TWIP 거동을 예측할 수 있는 것이다. From Equation 3, the wavy slip or planar slip deformation mode can be predicted from the relationship between the stacking fault energy (γ/G), the frictional stress (2F f /G), the atomic size mismatch factor, and the amount of alloying elements, and the friction force between partial dislocations can be predicted. By increasing it, planar slip can be predicted even in materials with high stacking fault energy. In addition, when applied to a solid solution copper alloy, the TWIP behavior can be predicted by considering the atomic size mismatch factor and the amount of alloying elements added.

도 2는 본 발명의 쌍정유기 소성증진(TWIP) 구리계 합금의 적층결함에너지와 합금조성의 영향에 의한 변형-쌍정유기 합금설계 개념도를 나타낸 것이다.FIG. 2 is a schematic diagram of the twin-organic plasticity-enhanced (TWIP) copper alloy of the present invention, which is deformed by the influence of stacking fault energy and alloy composition - twin-organic alloy design.

도 2에 나타난 바와 같이, 높은 적층결함에너지 영역에서는 Wavy 슬립을 나타내며, 원자크기 차이×합금조성% 값이 증가함에 따라 합금원소들이 전위와 반응하여 전위이동 억제 또는 부분 쌍정전위의 확장을 유도하여 변형-쌍정을 유발시시키므로 적층결함에너지가 낮은 소재는 물론 적층결함에너지가 높은 경우에도 Wavy 슬립 영역에서 Planar 슬립 영역 및 TWIP 영역으로 변화하게 된다. 이와 같이 적층결함에너지가 낮아진 구리계 합금은 변형-쌍정을 유발시켜 전위의 이동을 방해하여 가공경화 속도를 증가시켜, 기존의 구리계 합금에 비하여 우수한 강도와 연성을 나타낼 수 있는 것이다. As shown in Figure 2, wavy slip is exhibited in the high stacking fault energy region, and as the atomic size difference x alloy composition % value increases, alloying elements react with dislocations to inhibit dislocation movement or induce expansion of partial twin dislocations and deform -Because it induces twins, it changes from wavy slip region to planar slip region and TWIP region even for materials with low stacking fault energy as well as high stacking fault energy. As such, the copper-based alloy with the lower stacking fault energy induces strain-twins to prevent the movement of dislocations, thereby increasing the work hardening rate, thereby exhibiting superior strength and ductility compared to the existing copper-based alloys.

다음으로, 본 발명의 쌍정유기 소성증진(TWIP) 구리계 합금의 제조방법에 대해 상세히 설명한다. Next, a method of manufacturing a twin-organic plasticity-enhanced (TWIP) copper-based alloy of the present invention will be described in detail.

본 발명의 상기 합금 조성성분을 갖는 금속재료를 준비하는 단계; 상기 준비된 금속 재료를 용융하여 합금을 제조하는 단계; 상기 제조된 합금을 850~1050℃의 온도범위에 균질화 열처리하는 단계; 상기 균질화 열처리 후 냉각하는 단계; 및 상기 냉각된 합금을 350~850℃의 온도범위에서 2차 열처리하는 단계;를 포함한다. Preparing a metal material having the alloy composition of the present invention; preparing an alloy by melting the prepared metal material; Homogenizing heat treatment of the prepared alloy in a temperature range of 850 ~ 1050 ℃; cooling after the homogenization heat treatment; and secondary heat treatment of the cooled alloy in a temperature range of 350 to 850°C.

도 3은 본 발명의 쌍정유기 소성증진(TWIP) 구리계 합금의 제조방법 일예를 나타낸 공정 순서도이다.3 is a process flow chart showing an example of a method of manufacturing a twin-organic plasticity-enhanced (TWIP) copper-based alloy of the present invention.

도 3에 나타난 바와 같이, 본 발명에서는 먼저, 중량%로, Al: 3% 초과 20% 이하, Zn: 3% 초과 30% 이하 Ni: 3% 초과 30% 이하, Mn: 3% 초과 20% 이하, Sn: 1% 초과 10% 이하, Si: 1% 초과 10% 이하, Ga: 3% 초과 20% 이하, Ge: 3% 초과 20% 이하로 이루어진 그룹에서 선택된 2 종 이상, 잔부 Cu 및 불가피한 불순물로 이루어지도록 금속 재료를 준비한다. 3, in the present invention, first, in wt%, Al: more than 3% and less than 20%, Zn: more than 3% and less than 30% Ni: more than 3% and less than 30%, Mn: more than 3% and less than 20% , Sn: more than 1% and less than 10%, Si: more than 1% and less than 10%, Ga: more than 3% and less than 20%, Ge: more than 3% and less than 20%, the remainder Cu and unavoidable impurities Prepare the metal material so that it is made of

이어, 상기 금속재료를 용융시킨다. 상기 용융과정은 제조된 금속 재료를 합금화하기 위한 것으로서, 본 발명에서는 그 방법에 대해 특별히 한정하지 않으며, 본 발명이 속하는 기술분야에 통상 행해지는 방법에 의한다. 예를 들어, 주조, 아크 용해, 분말 야금법, 용사주조법, 용사코팅법, 분사코팅법, 3D-printing 법 등을 통해서 상기 금속재료를 합금으로 제조한다. Then, the metal material is melted. The melting process is for alloying the manufactured metal material, and the method is not particularly limited in the present invention, and the method is generally performed in the technical field to which the present invention belongs. For example, the metal material is manufactured into an alloy through casting, arc melting, powder metallurgy, thermal spray casting, thermal spray coating, spray coating, 3D-printing, and the like.

그리고 본 발명에서는 상기 제조된 합금을 균질화 열처리한다. 쌍정유기 소성증진(TWIP) 구리계 합금에는 다양한 원소가 혼합되어 있으므로, 충분한 확산을 유도하기 위해서 균질화 열처리를 행한다. 상기 균질화 열처리는 850~1050℃의 온도범위에서 1~48시간 유지하는 것이 바람직하다. 만일 균질화열처리 온도가 850℃ 미만이면 합금원소들이 합금기지내에 균일하게 고용되는데 많은 시간이 필요하며, 1050℃를 초과하면 일부 합금원소들이 부분 용융을 일으키는 문제을 야기시킬 수 있다. And in the present invention, the manufactured alloy is homogenized and heat treated. Since various elements are mixed in the twin crystal organic plasticity enhancement (TWIP) copper alloy, a homogenization heat treatment is performed to induce sufficient diffusion. The homogenization heat treatment is preferably maintained for 1 to 48 hours in a temperature range of 850 to 1050 ℃. If the homogenization heat treatment temperature is less than 850 ℃, it takes a lot of time for the alloying elements to be uniformly dissolved in the alloy matrix, and if it exceeds 1050 ℃, it may cause a problem that some alloying elements cause partial melting.

상기 균질화 열처리 후에는 냉각을 행한다. 상기 냉각 방식을 특별히 한정하기 않으므로, 수냉, 유냉, 공냉 등의 방식으로 행할 수 있다. 상기 냉각 과정을 통해 미세조직에서 기지조직에 고용되지 않는 일부 금속성분들이 균일하게 분포되도록 한다. After the homogenization heat treatment, cooling is performed. Since the cooling method is not particularly limited, it can be carried out by methods such as water cooling, oil cooling, and air cooling. Through the cooling process, some metal components that are not dissolved in the matrix in the microstructure are uniformly distributed.

이어, 본 발명에서는 상기 냉각된 합금을 가공하는 단계;를 추가로 포함할 수 있다. 즉. 본 발명에서는 상기 균질화 처리 후 냉각된 합금을 단조, 압출, 압연, 인발 등 중 하나의 방법을 이용하여 가공할 수 있다. Then, in the present invention, the step of processing the cooled alloy; may further include. In other words. In the present invention, the alloy cooled after the homogenization treatment may be processed using one of forging, extrusion, rolling, drawing, and the like.

후속하여, 본 발명에서는, 상기 가공 후, 단상의 고용체 기지조직에 쌍정, 상변태에 의한 다양한 형상의 상변태 석출물이 동시에 존재하는 미세조직을 만들기 위해 2차 열처리를 행한다. 상기 2차 열처리는 쌍정, 상변태에 의한 다양한 형상의 상변태 석출물들을 기지에 골고루 석출시키기 위한 공정으로서, 350~850℃의 온도범위로 0.5~72시간 동안 유지하고, 냉각한다. 이때 냉각은 상기와 마찬가지로, 수냉, 유냉, 공냉, 노냉 등의 방식으로 행할 수 있다.Subsequently, in the present invention, after the processing, a secondary heat treatment is performed to create a microstructure in which twin crystals and various shapes of phase transformation precipitates by phase transformation exist simultaneously in a single-phase solid solution matrix structure. The secondary heat treatment is a process for evenly precipitating phase transformation precipitates of various shapes by twins and phase transformation on a matrix, and is maintained at a temperature range of 350 to 850° C. for 0.5 to 72 hours and cooled. At this time, the cooling may be performed in the same manner as above, such as water cooling, oil cooling, air cooling, furnace cooling, or the like.

이하, 본 실시예를 통하여 본 발명을 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail through the present embodiment.

(실시예)(Example)

먼저, 하기 표 1과 같이 비교예 1 내지 2, 발명예 1 내지 12의 쌍정유기 소성증진(TWIwip) 구리계 합금을 제조하였다.First, as shown in Table 1, Comparative Examples 1 to 2 and Inventive Examples 1 to 12 twin crystalline organic plasticity enhancement (TWIwip) copper-based alloys were prepared.

구체적으로, 하기 표 1의 조성(wt%)을 갖는 금속 재료를 준비하고, 이를 진공 분위기에서 아크 용해(Arc Melting)하여 합금을 각각 제조하였다. 이후, 1050℃에서 24시간 균질화 열처리를 수행한 후 냉각하였다.Specifically, metal materials having the composition (wt%) of Table 1 below were prepared, and the alloys were prepared by arc melting in a vacuum atmosphere, respectively. Thereafter, homogenization heat treatment was performed at 1050° C. for 24 hours, followed by cooling.

이후, 냉가된 각각의 합금을 압연 가공한 후, 쌍정, 상변태에 의한 다양한 형상의 상변태 석출물들을 기지에 골고루 석출시키기 위하여 850℃에서 1시간 동안 열처리하여 최종 합금 제품을 제조하였다. Thereafter, after each of the cooled alloys was rolled, the final alloy product was manufactured by heat treatment at 850° C. for 1 hour in order to evenly precipitate the phase transformation precipitates of various shapes by twins and phase transformation on the matrix.

한편, 상기와 같이 제조된 쌍정유기 소성증진(TWIP) 구리계 합금에 대해서는 1mm 두께의 판재 만들어, 인장시험을 수행하여 그 기계적 물성을 평가하고 원자크기차이×합금조성% 값, 탄성계수 교정값을 표 1에 함께 병기하였다. On the other hand, for the twin crystal organic plasticity-enhanced (TWIP) copper-based alloy prepared as described above, a 1 mm thick plate was made, a tensile test was performed to evaluate the mechanical properties, and the atomic size difference × alloy composition % value, elastic modulus correction value They are written together in Table 1.

구분division 합금(중량비)Alloy (weight ratio) 탄성계수교정 적층결함에너지 (γ/G)(×1011,cm)Elastic modulus correction Lamination fault energy (γ/G)(×10 11 ,cm) 원자크기차이×합금%Atomic size difference × alloy% 인장강도
(MPa)
The tensile strength
(MPa)
항복강도
(MPa)
yield strength
(MPa)
연신율
(%)
elongation
(%)
비교예 1Comparative Example 1 Cu84Al16 Cu 84 Al 16 2.012.01 0.0626.0.0626. 360360 9090 8282 비교예 2Comparative Example 2 Cu80Mn20 Cu 80 Mn 20 8.948.94 0.103.0.103. 365365 125125 5757 발명예 1Invention Example 1 Cu80Al15Zn5 Cu 80 Al 15 Zn 5 2.512.51 0.0780.078 425425 127127 6161 발명예 2Invention Example 2 Cu80Zn15Ni5 Cu 80 Zn 15 Ni 5 4.394.39 0.0460.046 410410 130130 5959 발명예 3Invention example 3 Cu80Mn15Zn5 Cu 80 Mn 15 Zn 5 4.954.95 0.0570.057 405405 130130 6262 발명예 4Invention Example 4 Cu80Al15Mn5 Cu 80 Al 15 Mn 5 2.702.70 0.0840.084 390390 105105 7575 발명예 5Invention Example 5 Cu75Al15Ni5Zn5 Cu 75 Al 15 Ni 5 Zn 5 3.293.29 0.1020.102 430430 132132 6363 발명예 6Invention example 6 Cu75Mn15Zn5Ge5 Cu 75 Mn 15 Zn 5 Ge 5 4.954.95 0.0570.057 395395 120120 5959 발명예 7Invention Example 7 Cu70Al10Mn10Ni5Ga5 Cu 70 Al 10 Mn 10 Ni 5 Ga 5 4.424.42 0.1380.138 455455 134134 6464 발명예 8Invention Example 8 Cu70Zn15Ni5Mn5Ge5 Cu 70 Zn 15 Ni 5 Mn 5 Ge 5 6.726.72 0.0700.070 404404 124124 6060 발명예 9Invention Example 9 Cu70Al10Zn10Ni5Ge5 Cu 70 Al 10 Zn 10 Ni 5 Ge 5 5.795.79 0.1810.181 460460 137137 6262 발명예 10Invention example 10 Cu70Mn15Ni5Al5Zn5 Cu 70 Mn 15 Ni 5 Al 5 Zn 5 8.908.90 0.1040.104 465465 139139 6464 발명예 11Invention Example 11 Cu80Sn10Zn5Ge5 Cu 80 Sn 10 Zn 5 Ge 5 6.856.85 0.1940.194 448448 135135 6363 발명예 12Invention Example 12 Cu80Si10Mn5Al5 Cu 80 Si 10 Mn 5 Al 5 7.247.24 0.0640.064 413413 128128 5858

상기 표 1에 나타난 바와 같이, 본 발명의 조성을 만족하고, 고용체 기지조직에 변형시 다양한 형상의 쌍정 및 전위들이 동시에 존재하는 발명예 1 내지 12의 경우, 비교예 1-2 대비 우수한 강도와 연성을 균형있게 확보할 수 있는 것을 확인할 수 있다. As shown in Table 1, in the case of Inventive Examples 1 to 12, which satisfy the composition of the present invention and in which twin crystals and dislocations of various shapes exist simultaneously when deformed in a solid solution matrix, superior strength and ductility compared to Comparative Examples 1-2 You can see what can be achieved in a balanced way.

특히, 비교예 1-2와 비교하여, 본 발명의 발명예 1-12에서 쌍정유기 소성증진(TWIP) 구리계 합금은 고용체 기지조직에 변형 시 기지 내에 변형-쌍정을 유발시켜 전위의 이동을 방해하고 이에 의해 가공경화 속도를 증가시켜 우수한 강도와 연성을 확보할 수 있음을 확인할 수 있다. 즉, 상기 표 1과 같이, 본 발명의 쌍정유기 소성증진(TWIP) 구리계 합금은 탄성계수보정 적층결함에너지(γ/G)(×1011,cm)가 8.9이하, 조성 보완 atomic size misfit 지수(= 원자크기 차이×합금%) 0.04 이상으로서 쌍정 및 슬립 동시 작동 소성특성을 가짐을 알 수 있다. In particular, compared with Comparative Example 1-2, in Inventive Example 1-12 of the present invention, the twin-organic plasticity-enhancing (TWIP) copper-based alloy induces deformation in the matrix when deformed in the solid solution matrix structure - twins, thereby preventing the movement of dislocations. It can be confirmed that excellent strength and ductility can be secured by increasing the work hardening rate. That is, as shown in Table 1 above, the twin crystalline organic plasticity enhancement (TWIP) copper-based alloy of the present invention has an elastic modulus correction stacking fault energy (γ/G) (×10 11 , cm) of 8.9 or less, composition supplementation atomic size misfit index (= atomic size difference×alloy %) 0.04 or more, it can be seen that it has twin crystal and slip simultaneous operation plasticity characteristics.

상기와 같이, 본원발명의 쌍정유기 소성증진(TWIP) 구리계 합금은, 합금원소들이 전위와 반응하여 전위이동 억제 또는 부분쌍정전위의 확장을 유도하여 변형쌍정을 유발시시키므로 적층결함에너지가 낮은 소재는 물론 적층결함에너지가 높은 경우에도 쌍정 유기 소성변형 및 가공경화 거동을 나타내며, 이에 따라 소성 유기 가공경화를 통한 높은 기계적 특성을 얻을 수 있음을 확인할 수 있다. As described above, the TWIP copper-based alloy of the present invention is a material with low stacking fault energy because alloying elements react with dislocations to inhibit dislocation movement or induce expansion of partial twin dislocations to induce strain twins. Of course, it can be confirmed that twin crystal organic plastic deformation and work hardening behavior can be obtained even when the stacking fault energy is high, and thus high mechanical properties can be obtained through plastic organic work hardening.

한편, 도 4는 본 발명의 실시예 중 발명예 1의 미세조직을 관찰한 사진이고, 도 5는 본 발명의 실시예 중 발명예 2의 미세조직을 관찰한 사진이다. 도 4-5에 나타난 바와 같이, 발명예 1-2의 합금 기지내에 쌍정이 형성되어 있음을 확인할 수 있다.Meanwhile, FIG. 4 is a photograph observing the microstructure of Inventive Example 1 among Examples of the present invention, and FIG. 5 is a photograph observing the microstructure of Inventive Example 2 among Examples of the present invention. 4-5, it can be confirmed that twins are formed in the alloy matrix of Inventive Example 1-2.

본 발명은 상기 구현 예 및 실시 예들에 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 구현 예 및 실시 예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해 해야만 한다. The present invention is not limited to the above embodiments and examples, but can be manufactured in various different forms, and those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains can use other methods without changing the technical spirit or essential features of the present invention. It will be understood that it may be implemented in specific forms. Therefore, it should be understood that the embodiments and embodiments described above are illustrative in all respects and not restrictive.

Claims (4)

중량%로, Al: 3% 초과 20% 이하, Zn: 3% 초과 10% 이하, Ni: 5% 초과 30% 이하, Mn: 3% 초과 20% 이하, Sn: 1% 초과 10% 이하, Si: 1% 초과 10% 이하, Ga: 3% 초과 20% 이하 및 Ge: 3% 초과 20% 이하로 이루어진 그룹에서 선택된 2 종 이상, 잔부 Cu 및 불가피한 불순물을 포함하고,
탄성계수보정 적층결함에너지(γ/G)(×1011,cm)가 8.9 이하이고, 그리고 조성 보완 atomic size misfit 지수(= 원자크기 차이 × 합금%)가 0.04 이상인 가공성 및 가공경화 성능이 우수한 쌍정유기 소성증진(TWIP) 구리계 합금.
In wt%, Al: more than 3% and less than 20%, Zn: more than 3% and less than 10%, Ni: more than 5% and less than 30%, Mn: more than 3% and less than 20%, Sn: more than 1% and less than 10%, Si : more than 1% and less than 10%, Ga: more than 3% and less than 20%, and Ge: more than 3% and less than 20%, including two or more selected from the group consisting of, the remainder Cu and unavoidable impurities,
Twin crystal with excellent workability and work hardening performance with elastic modulus correction stacking fault energy (γ/G) (×10 11 ,cm) of 8.9 or less, and composition supplementation atomic size misfit index (= atomic size difference × alloy%) of 0.04 or more Organic Enhanced Plasticity (TWIP) copper-based alloy.
삭제delete 중량%로, Al: 3% 초과 20% 이하, Zn: 3% 초과 10% 이하, Ni: 5% 초과 30% 이하, Mn: 3% 초과 20% 이하, Sn: 1% 초과 10% 이하, Si: 1% 초과 10% 이하, Ga: 3% 초과 20% 이하 및 Ge: 3% 초과 20% 이하로 이루어진 그룹에서 선택된 2 종 이상, 잔부 Cu 및 불가피한 불순물을 포함하는 금속재료를 준비하는 단계;
상기 준비된 금속 재료를 용융하여 합금을 제조하는 단계;
상기 제조된 합금을 850~1050℃의 온도범위에 균질화 열처리하는 단계;
상기 균질화 열처리 후 냉각하는 단계; 및
상기 냉각된 합금을 350~850℃의 온도범위에서 2차 열처리하는 단계;를 포함하고,
상기 2차 열처리된 합금은, 탄성계수보정 적층결함에너지(γ/G)(×1011,cm)가 8.9 이하이고, 그리고 조성 보완 atomic size misfit 지수(= 원자크기 차이 × 합금%)가 0.04 이상인 가공성 및 가공경화 성능이 우수한 쌍정유기 소성증진(TWIP) 구리계 합금의 제조방법.
In wt%, Al: more than 3% and less than 20%, Zn: more than 3% and less than 10%, Ni: more than 5% and less than 30%, Mn: more than 3% and less than 20%, Sn: more than 1% and less than 10%, Si : preparing a metal material containing more than 1% and less than 10%, Ga: more than 3% and less than 20%, and Ge: more than 3% and less than 20%, the remainder being Cu and unavoidable impurities;
preparing an alloy by melting the prepared metal material;
Homogenizing heat treatment of the prepared alloy in a temperature range of 850 ~ 1050 ℃;
cooling after the homogenization heat treatment; and
Secondary heat treatment of the cooled alloy in a temperature range of 350 to 850 °C; including,
The secondary heat-treated alloy has an elastic modulus correction stacking fault energy (γ/G) (×10 11 , cm) of 8.9 or less, and a composition-complementary atomic size misfit index (= atomic size difference × alloy%) of 0.04 or more A method of manufacturing a twin-organic plasticity enhancement (TWIP) copper-based alloy with excellent workability and work hardening performance.
제 3항에 있어서, 상기 균질화 처리 후 냉각된 합금은 단조, 압출, 압연, 인발 중 선택된 하나의 방법을 이용하여 가공하는 단계를 추가로 포함하는 가공성 및 가공경화 성능이 우수한 쌍정유기 소성증진(TWIP) 구리계 합금의 제조방법
According to claim 3, wherein after the homogenization treatment, the cooled alloy is further processed using one method selected from forging, extrusion, rolling, and drawing. ) Manufacturing method of copper-based alloy
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