KR20000005424A

KR20000005424A - 아ㄹ루미늄-마그네슘 합금 플레이트 및 사출품

Info

Publication number: KR20000005424A
Application number: KR1019980708178A
Authority: KR
Inventors: 알프레드 요한 피터 하스즐러; 데시칸 삼파드
Original assignee: 부덴바움 게; 후고벤스 알루미늄 발츠프로두크테 게엠베하
Priority date: 1996-04-04
Filing date: 1997-03-27
Publication date: 2000-01-25
Also published as: US20010025675A1; ZA972889B; DK0892858T3; BR9708513A; EP0799900A1; DE69703441D1; NO984634L; CN1061697C; ES2153189T5; JPH11507102A; US6342113B2; TW349127B; CN1217030A; AR006759A1; HK1019235A1; JP3262278B2; DE69703441T2; CA2250977C; DE69703441T3; WO1997038146A1

Abstract

본 발명에 의하면, AA5083에 비해 소프트 및 가공-경화 템퍼시 크게 개선된 강도를 갖는 플레이트 또는 사출품 형태의 고강도 Al-Mg 합금이 제공된다. 본 재료는 연성, 피팅 및 박리 부식 저항이 AA5083과 동등하다. 본 재료는 80℃ 이상에서 개선된 장기간의 응력 및 박리 부식 저항을 갖는다. 조성은 5 - 6% Mg, >0.6 - 1.2% Mn, 0.4 - 1.5 Zn, 0.05 - 0.25 Zr, 0.3% 까지의 Cr, 0.2% 까지의 Ti, 0.5% 까지의 Fe, 0.5 까지의 Si, 0.4% 까지의 Cu, 0.4% 까지의 Ag, 잔부 Al 및 불가피한 불순물을 포함한다. 본 발명의 합금의 플레이트는 잉곳을 균질화하고, 잉곳을 400-530℃의 온도범위에서 열간압연하고, 플레이트를 중간 어닐링 하거나 하지않고 냉간압연하고, 최종 및 선택적으로 냉간 압연된 플레이트를 200-550℃의 온도 범위에서 어닐링하여 만들어진다.

Description

알루미늄-마그네슘 합금 플레이트 및 사출품

Mg>3% 함량의 Al-Mg 합금은 육상 및 해상 운송용 용기 및 저장 용기 등의 대형 용접 구조물에 광범위하게 사용되고 있다. 이 형태의 표준 합금으로 공칭 조성이 wt%로 하기와 같은 AA5083 합금이 있다.

Mg 4.0 -4.9

Mn 0.4 - 1.0

Zn ≤0.25

Cr 0.05 - 0.25

Ti ≤0.15

Fe ≤0.4

Si ≤0.4

Cu ≤0.1

다른 원소 (각각) ≤0.05

(전체) ≤0.15

잔부 Al.

특히, 소프트 및 가공경화 템퍼된 AA5083 합금이 선박, 쌍동선 및 고속 크래프트 등의 해상 선박의 건조에 사용된다. 소프트 템퍼된 AA5083 합금 플레이트는 탱커 로리, 덤프 트럭 등의 제조에 사용된다. AA5083합금의 용도가 다양한 주된 이유는 이 합금이 고강도(통상 온도 및 저온 모두에서), 가벼운 중량, 내부식성, 굽힘성, 성형성 및 용접성 등의 우수한 조합을 제공하기 때문이다. AA8035 합금의 강도는 합금내 Mg%의 증가에 의한 연성의 큰 감소없이 증가될 수 있다. 그러나, Al-Mg 합금내 Mg%의 증가는 박리 및 부식 저항의 큰 감소를 수반한다. 최근, 가공경화 및 소프트 템퍼된 AA5083 합금에 대하여 개선된 특성을 갖는 새로운 AA5383 합금이 소개되었다. 이 경우, 개선은 AA5083 합금의 조성을 최적화함으로써 얻어졌다.

다른 Al-Mg 합금이 이하에서 설명될 종래의 문헌에 개시되어 있다.

GB-A-1458181은 JISH 5083에 대하여 강도가 증가되고, 많은 양의 Zn을 함유하는 합금을 제안하고 있다. 이 조성은 wt%로 하기와 같다.

Mg 4 - 7

Zn 0.5 - 1.5

Mn 0.1 - 0.6, 바람직하게 0.2 - 0.4

선택적으로, 하나 이상의 Cr 0.05 - 0.5

Ti 0.05 - 0.25

Zr 0.05 - 0.25

불순물 ≤0.5

잔부 Al.

실시예에서, 참고예를 무시하면, Mn 함량은 0.19 내지 0.44이고, Zr은 첨가되지 않는다. 이 합금은 냉간 제조와 사출에도 적합한 것으로 기재되어 있다.

US-A-2985530에는 AA5083보다 Zn 함량이 매우 높은 용접 및 제조용 합금이 기재되어 있다. Zn은 용접에 뒤이은 합금의 자연 시효 강화 효과를 위해 첨가된다. 플레이트의 조성은 wt%로 하기와 같다.

Mg 4.5 - 5.5, 바람직하게 4.85 - 5.35

Mn 0.2 - 0.9, 바람직하게 0.4 - 0.7

Zn 1.5 - 2.5, 바람직하게 1.75 - 2.25

Cr 0.05 - 0.2, 바람직하게 0.05 - 0.15

Ti 0.02 - 0.06, 바람직하게 0.03 - 0.05

잔부 Al.

Hector S. Campbell에 의한 "The Metallurgy of Light Alloys", Institute of Metalurgy, Ser. 3(London)의 페이지 82-100에는, 3.5 - 6%의 Mg 및 0.25 또는 0.8%의 Mn을 함유한 알루미늄 합금에 1%의 Zn을 첨가한 효과가 기재되어 있다. Zn은 인장강도를 개선하고 125℃에서 10달간 시효했을때를 제외하고 100℃에서 10일간 시효했을 때 내부식성을 개선하기 위해 첨가된다.

DE-A-2716799는 자동차 부품에 강판대신 사용되는 알루미늄 합금으로, wt%로 하기의 조성을 갖는 것을 제안하고 있다.

Mg 3.5 - 5.5

Zn 0.5 - 2.0

Cu 0.3 - 1.2

선택적으로 적어도 하나의 Mn 0.05 - 0.4

Cr 0.05 - 0.25

Zr 0.05 - 0.25

V 0.01 - 0.15

잔부 Al 및 불순물.

0.4% 이상의 Mn은 연성을 감소시킨다.

본 발명은 플레이트 또는 사출품 형태의 알루미늄-마그네슘 합금에 관한 것으로, 특히 육상 및 해상 수송용 저장 컨테이너 또는 저장 용기 등과 같은 대형 용접 구조물의 제조에 적합한 것에 관한 것이다. 예를 들면, 본 발명에 의한 플레이트는 단선체선(單船體船)의 쌍동선 형태, 고속 페리, 고속 경량선 등의 해상 운송 용기 및 이들 선박의 추진용 제트링 등의 제조에 사용될 수 있다. 본 발명의 합금 플레이트는 LNG 탱크, 사일로, 탱커 로리용 구조재료 및 기계 설비와 몰딩 플레이트 등의 다양한 용도에 사용될 수 있다. 플레이트는 수 mm 범위, 예를 들면 5mm 에서 200mm 까지의 두께를 갖는다. 본 발명의 합금의 사출품은 예를 들면 고속 페리 등의 해상 선박의 선루 및 심재로 사용될 수 있다.

본 발명의 하나의 목적은 표준 AA5083 합금에 비해 소프트 및 가공경화 템퍼시 강도가 크게 개선된 Al-Mg 합금 플레이트 또는 사출품을 제공하는 것이다. 또한 본 발명의 목적은 연성, 굽힘성, 피팅, 응력 및 박리 부식 저항성이 적어도 AA5083 합금과 같은 합금 플레이트 및 사출품을 제공하는 것이다.

본 발명에 의하면, 플레이트 또는 사출품 형태이며 하기의 조성을 갖는 알루미늄-마그네슘 합금이 제공된다.

Mg 5.0 - 6.0

Mn >0.6 - 1.2

Zn 0.4 - 1.5

Zr 0.05 - 0.25

Cr 0.3 최대

Ti 0.2 최대

Fe 0.5 최대

Si 0.5 최대

Cu 0.4 최대

Ag 0.4 최대

잔부 Al 및 불가피한 불순물.

본 발명에 의하면, AA5083에 비해 고강도인 합금 플레이트 또는 사출품을 제공할 수 있고, 특히 본 발명의 합금의 용접점은 표준 AA5083 용접에 비해 높은 강도를 가질수 있다. 본 발명의 합금은 또한 AA5083 합금의 최고 사용 온도인 80℃ 이상에서 장기간 응력 및 박리 부식 저항성이 개선된 것으로 나타났다.

본 발명은 또한 전술한 합금의 적어도 하나 이상의 용접된 합금 플레이트 또는 사출품을 구비한 용접 구조물에 특징이 있다. 바람직하게 용접점의 시험 강도는 140MPa 이상이다.

본 발명에 있어서 개선된 특성, 특히 가공-경화 및 소프트 템퍼된 것에 있어서 강도의 개선은 Mg 및 Zn 함량의 증가 및 Zr 첨가에 기인한 것으로 생각된다.

본 발명의 발명자들은 AA5083 합금의 낮은 박리 및 응력 부식 저항이 결정입계에 석출하는 양극의 Mg-함유 금속간화합물의 양의 증가에 기인하는 것으로 생각했다. 높은 Mg 함량에서 응력 및 박리 부식 저항은 바람직하게 결정입계상의 Zn-함유 금속간화합물 및 상대적으로 적은 Mg-함유 금속간 화합물의 석출에 의해 유지될 수 있다. 결정입계상의 Zn-함유 금속간 화합물의 석출은 효과적으로 결정입계상에 석출된 높은 양극성의 2원 AlMg 금속간 화합물의 부피 분율을 감소시키고, 따라서 높은 함량의 Mg가 채용될 때 본 발명의 합금은 응력 및 박리 부식 저항이 크게 개선된다.

본 발명의 합금 플레이트는 선택된 조성의 Al-Mg 합금 슬라브를 중간 어닐링 및 최종 어닐링을 거치거나 거치지 않고 예비 가열, 열간 압연, 냉간 압연함으로써 제조된다. 제조 조건은 예비 가열 온도 범위가 400-530℃이고 균질화 시간은 24시간 이하인 것이 바람직하다. 열간 압연은 500℃에서 시작하는 것이 바람직하다. 20% 압하 후 중간 어닐링을 거치거나 거치지 않고 열간 압연된 플레이트를 20-60% 냉간압연하는 것이 바람직하다. 최종 및 중간 어닐링은 200-530℃의 온도 범위에서, 1-10시간의 온도 상승 시간 및 어닐링 온도에서 10분에서 10시간의 범위로 유지하는 것이 바람직하다. 어닐링은 열간 압연단계 후 실시될 수 있고 최종 플레이트는 최대 6%로 늘어된다.

사출 과정의 상세함은 이하에서 설명한다.

합금 원소의 한정 및 본 발명의 알루미늄 합금의 처리 조건을 한정하는 이유는 다음과 같다.

모든 조성은 중량 퍼센트이다.

Mg : Mg는 합금의 주요한 강화 원소이다. 5.0% 미만의 Mg 함량은 요구되는 용접 강도를 제공하지 못하고, 6.0%를 초과하면 열간 압연시 심각한 크랙이 발생한다. 바람직한 Mg 함량은 제조의 용이성 및 강도의 절충에 따라 5.0-5.6% 이고, 보다 바람직하게는 5.2-5.6% 이다.

Mn : Mn은 불가결한 첨가 원소이다. Mg와 조합하여, Mn은 합금의 용접점 및 플레이트 모두에서 강도를 제공한다. 0.6% 미만의 Mn함량은 합금의 용접점에 충분한 강도를 제공하지 못한다. 1.2%를 초과하면 열간 압연이 점차 어려워진다. 강도를 위한 Mn의 바람직한 최소량은 0.7%이고, Mn의 바람직한 범위는 0.7-0.9%이며 이는 강도와 제조 용이성을 절충한 것이다.

Zn : Zn은 합금의 부식 저항을 위한 중요한 첨가제이다. Zn은 또한 가공-경화 템퍼시 합금의 강도에 어느정도 기여한다. 0.4% 미만에서, Zn 첨가는 AA5083과 동등한 입간(intergranular) 부식 저항을 제공하지 못한다. Zn 함량이 1.5% 초과시, 주조 및 후속하는 열간 압연이 특히 산업적 규모일 때 어렵게 된다. 이 때문에 Zn의 바람직한 최대 함량은 1.4%이다. 0.9% 초과의 Zn은 용접점의 열영향 영역(heat-affected zone)에 부식을 초래하기 때문에, 0.9% 이하의 Zn의 사용이 바람직하다.

Zr : Zr은 합금의 가공-경화 템퍼시 중요한 강도 향상 원소이다. Zr은 또한 합금 플레이트의 용접중에 발생하는 크랙에 대한 중요한 방지 원소이다. Zr함량이 0.25%를 초과하면, 주요 입자가 매우 조대한 침상으로 되어 합금의 제조 용이성 및 합금 플레이트의 굽힘성을 감소시키고, 따라서 Zr 함량은 0.25% 이상이 되어서는 안된다. 가공-경화 템퍼시 충분한 강도를 제공하기 위한 Zr의 최소 함량은 0.05%이며, 바람직한 Zr 함량은 0.10-0.20%이다.

Ti : Ti은 본 발명의 합금을 사용하여 제조한 용접점 및 잉곳 모두에서 중요한 입자 미세화 원소이다. 그러나, Ti은 Zr과 조합하여 바람직하지 않게 조대한 기초입자를 형성한다. 이를 피하기 위해, Ti 함량은 0.2%이상이 되어서는 안되며, 바람직한 Ti 함량은 0.1% 이하이다. Ti의 적절한 최소 함량은 0.03%이다.

Fe : Fe는 주조하는 동안 Al-Fe-Mn 화합물을 형성하므로, Mn에 의한 유리한 효과를 제한한다. 0.5%를 초과하는 Fe 함량은 기초 입자를 조대화시켜 본 발명에 의한 합금의 용접점의 피로 수명을 단축시킨다. Fe의 바람직한 함량은 0.15-0.30% 범위이고, 보다 바람직하게는 0.20-0.30%이다.

Si : Si는 Mg₂Si를 형성하고 이는 Mg>4.5%인 Al-Mg 합금내에 용해되지 않는다. 따라서, Si는 Mg의 유리한 이점을 제한한다. 또한 Si는 Fe와 결합하여 합금의 용접점의 피로 수명에 영향을 줄 수 있는 조대한 Al-Fe-Si상 입자를 형성한다. 주요 강화 원소인 Mg의 손실을 피하기 위해, Si 함량은 0.5%이상이 되어서는 안된다. Si의 바람직한 함량은 0.07-0.20%이며, 보다 바람직하게는 0.10-0.20%이다.

Cr : Cr은 합금의 부식 저항을 향상시킨다. 그러나, Cr은 Mn과 Zr의 용해도를 제한한다. 따라서, 조대한 기초 입자형성을 방지하기 위해, Cr함량은 0.3% 이상이 되어서는 안된다. 바람직한 Cr의 함량 범위는 0-0.15%이다.

Cu : Cu는 0.4%이상이어서는 안된다. 0.4%를 초과하는 Cu 함량은 본 발명의 합금 플레이트의 피팅 부식 저항의 감소를 초래한다. 바람직한 Cu 함량은 0.15% 이하이고, 보다 바람직하게는 0.1% 이하이다.

Ag : Ag는 응력 부식 저항을 개선하기 위해 선택적으로 합금내에 최대 0.4%까지 포함될 수 있고, 바람직하게는 적어도 0.05% 포함될 수 있다.

나머지 잔부는 Al과 불가피한 불순물이다. 전형적으로 각 불순물 원소는 최대 0.05% 이며, 불순물 전체량은 최대 0.15%이다.

본 발명의 물건을 제조하는 방법을 이하에서 설명하기로 한다.

압연전의 예비가열은 흔히 400-530℃ 온도범위에서 단일 또는 복수 단계로 실행된다. 각각의 경우에, 예비가열은 주방 상태 재료내의 합금 원소의 편석을 감소시킨다. 복수 단계인 경우, Zr, Cr, 및 Mn은 의도적으로 석출되어 열간압연된 재료의 미세구조(microstructure)를 제어할 수 있다. 열처리가 400℃ 이하에서 실행되는 경우, 결과적인 균질화 효과는 불충분하다. 또한, 슬래브의 변형에 대한 저항의 큰 증가 때문에, 산업적 규모의 열간 압연은 400℃이하에서는 어렵다. 온도가 530℃ 보다 높으면, 공정 용융이 일어나서 바람직하지 않은 작은 구멍이 형성될 수 있다. 전술한 열처리의 바람직한 시간은 1 내지 24시간이다. 열간 압연은 바람직하게 약 500℃에서 시작한다. 본 발명의 합금의 조성 범위에서 Mg%가 증가하면, 초기 패스 스케쥴은 더 임계적이 된다.

20-60% 냉간 압연 압하율이 바람직하게 최종 어닐링전에 열간 압연된 플레이트에 적용된다. 양극의 Mg-함유 금속간 화합물의 석출이 최종 어닐링 열처리동안 균일하게 일어나도록 하기 위해 적어도 20%의 압하율이 바람직하다. 중간 어닐링 열처리없이 60%를 초과하는 냉간 압연 압하율은 압연시 크랙을 초래할 수 있다. 중간 어닐링을 하는 경우, 열처리는 바람직하게 적어도 20%의 냉간 압하율의 냉간압연후에 실시되어 Mg-및/또는 Zn 함유 금속간 화합물이 중간 어닐링된 재료내에 균일하게 분포하도록 한다. 최종 어닐링은 하나 또는 그 이상의 가열, 유지 및 어닐링 온도로부터의 냉각의 복수 또는 단일 단계로 실행될 수 있다. 가열 기간은 전형적으로 10분에서 10시간 사이이다. 어닐링 온도는 템퍼에 따라 200-550℃ 온도범위이다. 가공-경화 템퍼, 예를 들면 H321을 제조하기 위한 바람직한 범위는 225-275℃ 이고, 소프트 템퍼, 예를 들면 O/H111, H116 등을 위해서는 350-480℃가 바람직하다. 어닐링 온도에서 유지하는 기간은 바람직하게 15 내지 10시간이다. 어닐링 유지 후의 냉각 속도는 바람직하게 10-100℃/h 이다. 중간 어닐링 조건은 최종 어닐링의 조건과 같다.

사출품의 제조에 있어서, 균질화 단계는 흔히 300-500℃의 온도범위에서 1-15시간 동안 실행된다. 유지 온도로 부터, 빌렛은 실온으로 냉각된다. 균질화 단계는 주로 주조시 나타나는 Mg-함유 공정물을 용해하기 위해 실행된다.

사출전의 예비가열은 흔히 가스로 내에서 400-530℃ 범위의 온도에서 1-24시간동안 또는 유도로에서 1-10분동안 실행된다. 530℃와 같이 매우 과도한 온도는 일반적으로 피한다. 사출은 가능한 압력 및 빌렛 크기에 따라 하나 또는 멀티-홀 다이를 구비한 사출 프레스로 실행가능하다. 변화가 큰 10-100의 사출비가 전형적으로 1-10m/min의 사출속도 범위에서 적용가능하다.

사출후, 사출된 부분은 물 또는 공기로 급냉된다. 어닐링은 배치 어닐링로에서 사출된 부분을 200-300℃의 온도범위로 가열함으로써 실행될 수 있다.

실시예 1

표 1은 소프트 및 가공-경화 템퍼 재료를 제조하기 위해 사용된 잉곳의 화학조성(중량%)을 나타낸다. 잉곳은 35℃/h의 속도로 510℃까지 예비가열되었다. 예비가열 온도에 도달하면, 잉곳은 열간압연하기 전에 12시간동안 유지된다. 95%의 전체 열간 압하율이 적용된다. 열간 압연시 최초 3패스동안 1-2%의 압하율이 적용된다. 점차적으로 패스당 % 압하율이 증가된다. 압연기를 떠나는 재료는 300±10℃의 온도 범위를 갖는다. 40%의 냉간 압하율이 열간 압연된 재료에 적용된다. 최종 시이트 두께는 4mm이다. 소프트 템퍼 재료는 냉간 압연된 재료를 525℃에서 15분간 어닐링함으로써 제조된다. 가공-경화 템퍼 재료는 냉간 압연된 재료를 250℃에서 한시간동안 유지함으로써 제조된다. 가열 기간은 1시간이다. 열처리 후, 재료는 공냉된다. 결과적으로 제조된 재료의 부식 저항 및 인장특성은 표 2에 나타내었다.

표 2에서, PS는 MPa로 나타낸 시험을 거쳐 증명된 강도이고, UTS는 MPa로 나타낸 최대인장강도이고, 연신은 %로 나타낸 최대 연신율이다. 재료는 또한 피팅, 박리 및 결정입간 부식에 대한 저항을 시험하였다. 재료의 박리 및 피팅 부식에 대한 저항을 측정하기 위해 ASSET 테스트(ASTM G66)를 하였다. PA, PB, PC 및 PD는 ASSET 테스트 결과를 나타내며, PA는 가장 좋은 결과를 나타낸다. ASTM G67 질량 손실 테스트를 사용하여 입간부식에 대한 합금의 예민화도를 결정하였다.(결과는 표 2의 mg/cm²). 합금 패널을 용접한 시료를 시험하여 용접점의 인장특성을 조사하였다.

본 발명의 실시예의 합금은 B4-B7, B11 및 B13-B15이다. 다른 합금을 본 발명의 합금과 비교하였다. AO는 전형적인 AA5083 합금이다. 표 1에 도시된 조성은 Mg<5%인 경우 코드 A이고, Mg 5-6%인 경우 코드 B이고, 6% Mg를 초과하는 경우 코드 C의 그룹으로 분류했다.

코드 A합금과 코드 B합금의 단순한 용접강도의 비교는 명확히 상당히 높은 용접 강도를 얻기위해서는 5%를 넘는 Mg 함량이 요구됨을 나타낸다. 그러나 Mg함량 증가가 용접강도를 증가시킨다 하더라도, 코드 C합금은 세가지 모두 열간 압연시 크랙이 발생하였으며, 이는 Mg 함량이 6%를 초과하면 합금 제조의 용이성이 크게 악화됨을 의미한다. 5%를 초과하는 Mg의 증가는 또한 B3 합금의 중량 손실 값이 17mg/cm²(H321 템퍼)으로 나타난 바와같이 중량 손실값으로 표시되는 입간부식에 대한 예민화도를 증가시키게 된다. B4-B7 합금과 표준 AA5083(합금 A0) 합금과의 중량 손실값의 비교는 Mg>5%인 합금에 0.4%를 초과하는 Zn 첨가는 입간 부식에 대한 저항을 크게 증가시킴을 나타낸다.

B1 및 B2 합금의 ASSET 테스트 결과는 0.4%를 초과하는 Cu 함량은 피팅 부식이 허용할 수 없는 정도가 되게 하며, 따라서 AA5083 합금에 비해 피팅-박리 저항을 개선하기 위해서는 Cu 함량은 0.4% 이하로 유지되어야 한다. 그러나, Mn 함량을 제외하고, B9 합금 및 B5 합금의 조성은 유사하지만, H321 템퍼된 B9 합금의 강도는 B5 보다 낮으며, 이는 고강도를 얻기 위해서는 Mn 함량을 0.4%보다 크게 하는 것이 중요함을 의미한다. 그러나, 1.3%의 Mn을 함유하는 B10합금의 열간 압연시 심각한 크랙 발생은, 1.3%가 H321 템퍼에서 Mn 첨가에 의한 강도증가시 최대 한계임을 의미한다. 여러 가지 시험에서 얻은 경험은, 0.7-0.9%의 Mn함량이 강도 증가와 제조 용이성과의 절충을 나타낸다.

B11, B14 및 B16의 특성은 Zz의 효과를 알기 위해 비교될 수 있고, 이들 합금의 결과는 Zr 첨가는 가공-경화 템퍼시 강도 및 용접점의 강도 모두를 증가시킴을 나타낸다. B16 합금의 열간압연시 크랙 발생은 Zr 첨가의 한계는 0.3% 미만임을 나타낸다. 대규모 실험은 0.2%를 초과하는 Zr 함량에서 조대한 금속간 화합물의 형성의 위험이 있음을 나타내며, 따라서 0.1-0.2%의 Zr 함량이 바람직하다. B4, B5, B6, B7, B11, B13, B14 및 B15는 본 발명이 AA5083 합금에 비해 용접전후에 강도가 상당힌 높다는 점 뿐만아니라, 부식저항도 표준 합금에 비해 상당힌 높음을 나타낸다.

실시예 2

중량%로 아래의 표 3에 나타낸 조성을 갖는 DC 주조 잉곳(합금 D1)이 510℃/12h의 조건을 사용하여 균질화되고 두께 13mm의 플레이트로 열간압연되었다. 열간 압연된 플레이트는 더 냉간압연되어 8mm두께로 되었다.

원소	Mg	Mn	Zn	Zr	Cu	Fe	Si	Ti	Cr	Al
합금 D1	5.2	0.8	0.8	0.13	<0.1	0.2	0.1	0.024	<0.01	잔부

플레이트는 이어서 250℃에서 1시간동안 어닐링되었다. 플레이트의 부식저항 및 인장특성이 시험되었다. ASTM G66 및 ASTM G67을 사용하여 피팅 및 박리와 입간 부식에 대한 예민화도를 측정하였다. D1 합금의 용접전의 특성이 표 4에 나타내었고, 표준 AA5083 합금과 비교하였다. 표 4에 도시된 데이터의 각 항목은 합금 D!으로 제조된 시료로 10번 테스트한 평균값이다. 표 4로부터 D1 합금은 표준 AA5083 합금에 비해 매우 높은 인장강도를 가질 뿐만 아니라, 동일한 수준의 피팅, 박리 및 입간 부식에 대한 저항을 갖는 것이 명확하다.

특성	AA5083	합금 D1
시험 강도(MPa)	257	305
최대 인장강도(MPa)	344	410
연신(%)	16.3	14
ASSET 테스트 결과	PB	PA/PB
중량 손실 결과(mg/cm² ₎	4	5

800×800 크기의 D1 합금 용접 패널이 190A 및 23V의 전류와 전압을 사용하여 제조되었다. 세 개의 패스를 사용하여 용접점을 만들었다. 용접된 패널로부터 25 크로스 용접 인장이 기계 가공되었다. 사용된 필러 와이어는 AA5183이었다. 참고를 위해, 동일하게 용접된 표준 AA5083 합금의 패널로부터 25 크로스 용접 인장이 만들어졌다. 표 5는 각각 D1/5183 alc 5083/5183 합금의 25 용접점으로부터 얻어진 25 인장 테스트 데이터를 평균, 최대 및 최소값으로 나타낸다. 표 5의 데이터에서 명확한 바와같이 D1 합금은 표준 AA5083 합금에 비해 용접된 상태에서 매우 높은 시험 및 인장강도를 갖는다.

	합금 5083/5183	합금 D1/5183
	PSMPa	UTSMPa	연신%	PSMPa	UTSMPa	연신%
평균	139	287	17.2	176	312	15.8
최소	134	281	11.4	164	298	11.8
최대	146	294	21.9	185	325	21.1

실시예 3

실시예 2의 D1 합금과 동일 조성을 갖는 DC 주조 잉곳이 510℃/12h 의 조건으로 균질화되고 열간압연하여 두께 13mm의 플레이트로 하였다. 열간 압연된 플레이트는 더 냉간압연되어 8mm의 두께로 되었다. 플레이트를 이어서 350℃에서 1시간동안 어닐링하였다. 이와같이 하여 만들어진 'O' 템퍼 플레이트는 계속해서 시료를 100℃에서 1시간에서 30일동안 다양한 기간동안 유지하는 열처리를 하였다. 비교 목적을 위해, 8mm, O 템퍼 AA5083 플레이트를 D1 합금의 시료와 마찬가지로 열처리하였다. 시료의 미세구조는 주사 전자 현미경을 이용하여 조사하였다. 100℃에 노출된 AA5083 합금의 시험은 양극의 금속간 화합물이 결정입계에 석출함을 나타낸다. 또한, 100℃에 노출되는 시간이 증가할수록 결정입계 석출은 더 심해진다. 이는 종국에 양극의 금속간 화합물의 연속적인 입계 네트워크가 되도록 한다. 그러나, 표준 AA5083 합금과 다르게, D1 합금의 시료는 100℃에서 오래 유지된 후에도 결정내에 양극의 금속간 화합물 석출물을 포함함을 알수 있다. 연속적인 양극의 금속간 화합물의 네트워크는 응력 부식 크랙을 야기하는 것으로 알려져 있기 때문에, 표준 AA5083 합금의 사용은 사용할 때의 온도가 80℃ 이하로 제한된다. 그러나, D1 합금의 화학적 기구는 100℃에서 오래 노출되 경우에도 연속적인 결정 입계 석출을 허용하지 않으므로, 이 합금은 사용할 때 온도가 80℃ 이상인 경우에서의 사용에도 적절하다고 할 수 있다.

Claims

중량%로 하기의 조성을 갖는 것을 특징으로 하는 플레이트 또는 사출품 형태의 알루미늄-마그네슘 합금.

Mg 5.0 - 6.0

Mn >0.6 - 1.2

Zn 0.4 - 1.5

Zr 0.05 - 0.25

Cr 0.3 최대

Ti 0.2 최대

Fe 0.5 최대

Si 0.5 최대

Cu 0.4 최대

Ag 0.4 최대

잔부 Al 및 불가피한 불순물.
제 1 항에 있어서,

소프트 템퍼 또는 가공-경화 템퍼되는 것을 특징으로 하는 알루미늄-마그네슘 합금.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

Mg 함량이 5.0-5.6wt% 범위에 속하는 것을 특징으로 하는 알루미늄-마그네슘 합금.
제 1 항 내지 제 3 항중 어느 한 항에 있어서,

Mn 함량이 적어도 0.7wt% 이상인 것을 특징으로 하는 알루미늄-마그네슘 합금.
제 4 항에 있어서,

Mn 함량이 0.7-0.9wt% 범위에 속하는 것을 특징으로 하는 알루미늄-마그네슘 합금.
제 1 항 내지 제 5 항중 어느 한 항에 있어서,

Zn 함량이 1.4wt% 이하인 것을 특징으로 하는 알루미늄-마그네슘 합금.
제 6 항에 있어서,

Zn 함량이 0.9wt% 이하인 것을 특징으로 하는 알루미늄-마그네슘 합금.
제 1 항 내지 제 7 항중 어느 한 항에 있어서,

Zr 함량이 0.10-0.20 wt% 범위에 속하는 것을 특징으로 하는 알루미늄-마그네슘 합금.
제 1 항 내지 제 8 항중 어느 한 항에 있어서,

Mg 함량이 5.2-5.6wt% 범위에 속하는 것을 특징으로 하는 알루미늄-마그네슘 합금.
제 1 항 내지 제 9 항중 어느 한 항에 있어서,

Cr 함량이 0.15wt% 이하인 것을 특징으로 하는 알루미늄-마그네슘 합금.
제 1 항 내지 제 10 항중 어느 한 항에 있어서,

Ti 함량이 0.10wt% 이하인 것을 특징으로 하는 알루미늄-마그네슘 합금.
제 1 항 내지 제 11 항중 어느 한 항에 있어서,

Fe 함량이 0.2-0.3wt% 범위에 속하는 것을 특징으로 하는 알루미늄-마그네슘 합금.
제 1 항 내지 제 12 항중 어느 한 항에 있어서,

Si 함량이 0.1-0.2wt% 범위에 속하는 것을 특징으로 하는 알루미늄-마그네슘 합금.
제 1 항 내지 제 13 항중 어느 한 항에 있어서,

Cu 함량이 0.1wt% 이하인 것을 특징으로 하는 알루미늄-마그네슘 합금.
제 1 항 내지 제 14 항중 어느 한 항에 따른 알루미늄-마그네슘 합금으로 만들어진 적어도 하나 이상의 용접된 플레이트 또는 사출품을 포함하는 것을 특징으로 하는 용접 구조물.
제 15 항에 있어서,

상기 플레이트 또는 사출품 용접의 시험강도가 적어도 140Mpa 이상인 것을 특징으로 하는 용접 구조물.
제 1 항 내지 제 16 항중 어느 한 항에 따른 알루미늄-마그네슘 합금을 80℃ 이상의 온도에서 사용하는 것을 특징으로 하는 알루미늄-마그네슘 합금 사용방법.