KR20060100450A - 고강도 고인성 마그네슘 합금 및 그 제조방법 - Google Patents

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Abstract

마그네슘 합금의 확대된 용도에 대해서 강도 및 인성 모두 실용에 제공하는 레벨에 있는 고강도 고인성 마그네슘 합금 및 그 제조방법을 제공한다.
본 발명에 따른 고강도 고인성 마그네슘 합금은 Zn을 a원자% 함유하고, Dy, Ho 및 Er로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종의 원소를 합계로 b원자% 함유하며, 잔부가 Mg로 이루어지고, a와 b는 하기 식(1)~(3)을 충족시키는 마그네슘 합금 주조물을 만들며, 상기 마그네슘 합금 주조물에 소성 가공을 행한 후의 소성 가공물은, 상온에서 hcp구조 마그네슘상 및 장주기 적층구조상을 갖는 것을 특징으로 한다.
(1)0.2≤a≤5.0
(2)0.2≤b≤5.0
(3)0.5a-0.5≤b

Description

고강도 고인성 마그네슘 합금 및 그 제조방법{HIGH STRENGTH AND HIGH TOUGHNESS MAGNESIUM ALLOY AND METHOD FOR PRODUCTION THEREOF}
본 발명은, 고강도 고인성 마그네슘 합금 및 그 제조방법에 관한 것이고, 보다 상세하게는 특정 희토류 원소를 특정 비율로 함유함으로써 고강도 고인성을 달성한 고강도 고인성 마그네슘 합금 및 그 제조방법에 관한 것이다.
마그네슘 합금은 그 리사이클성과 더불어, 휴대전화나 노트형 컴퓨터의 케이스체 혹은 자동차용 부품으로서 급속하게 보급되기 시작하고 있다.
이들 용도로 사용하기 위해서는 마그네슘 합금에 고강도와 고인성이 요구된다. 고강도 고인성 마그네슘 합금의 제조를 위해 종래부터 재료면 및 제조방법면에서 여러 가지가 검토되고 있다.
제조방법면에서는, 나노 결정화의 촉진을 위해 급냉 응고 분말야금(RS-P/M)법이 개발되어, 주조재의 약 2배인 400㎫정도의 강도의 마그네슘 합금이 얻어지게 되었다.
마그네슘 합금으로서 Mg-Al계, Mg-Al-Zn계, Mg-Th-Zn계, Mg-Th-Zn-Zr계, Mg-Zn-Zr계, Mg-Zn-Zr-RE(희토류 원소)계 등의 성분계 합금이 알려져 있다. 이들 조성을 갖는 마그네슘 합금을 주조법으로 제조해도 충분한 강도가 얻어지지 않는다. 상 기 조성을 갖는 마그네슘 합금을 상기 RS-P/M법으로 제조하면 주조법으로 제조하는 경우보다 고강도로는 되지만 여전히 강도가 불충분하거나, 강도가 충분해도 인성(연성)이 불충분해서, 고강도 및 고인성이 요구되는 용도로는 사용하기 어렵다는 결점이 있었다.
이들 고강도 및 고인성을 갖는 마그네슘 합금으로서, Mg-Zn-RE(희토류 원소)계 합금이 제안되고 있다(예를 들면 특허문헌1, 2 및 3).
[특허문헌1:일본 특허 3238516호 공보(도 1)]
[특허문헌2:일본 특허 2807374호 공보]
[특허문헌3:일본 특허공개 2002-256370호 공보(특허청구의 범위, 실시예)]
그러나, 종래의 Mg-Zn-RE계 합금에서는, 예를 들면 아모르포스형상의 합금재료를 열처리하고, 미세결정화해서 고강도의 마그네슘 합금을 얻었다. 그리고 상기 아모르포스형상의 합금재료를 얻기 위해서는 상당량의 아연과 희토류 원소가 필요하다는 선입관이 있어, 아연과 희토류 원소를 비교적 다량으로 함유하는 마그네슘 합금이 사용되고 있다.
특허문헌1 및 2에서는 고강도 및 고인성이 얻어졌다고 기재되어 있지만, 실제로 강도 및 인성 모두 실용에 제공하는 레벨에 도달되어 있는 합금은 거의 없다. 또 현재에는 마그네슘 합금의 용도가 확대되어, 종래의 강도 및 인성으로는 불충분해서, 그 이상의 강도 및 인성을 갖는 마그네슘 합금이 요청되고 있다.
본 발명은 상기와 같은 사정을 고려해서 이루어진 것이며, 그 목적은 마그네슘 합금의 확대된 용도에 대해서 강도 및 인성 모두 실용에 제공하는 레벨에 있는 고강도 고인성 마그네슘 합금 및 그 제조방법을 제공하는 것에 있다.
상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명에 따른 고강도 고인성 마그네슘 합금은 Zn을 a원자% 함유하고, Dy, Ho 및 Er로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종의 원소를 합계로 b원자% 함유하며, 잔부가 Mg로 이루어지고, a와 b는 하기 식(1)~(3)을 충족시키는 것을 특징으로 한다.
(1)0.2≤a≤5.0
(2)0.2≤b≤5.0
(3)0.5a-0.5≤b
또한, 상기 Dy, Ho 및 Er 각각은 마그네슘 합금 주조물에 장주기 적층구조상의 결정조직을 형성하는 희토류 원소이다.
본 발명에 따른 고강도 고인성 마그네슘 합금은 Zn을 a원자% 함유하고, Dy, Ho 및 Er로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종의 원소를 합계로 b원자% 함유하며, 잔부가 Mg로 이루어지고, a와 b는 하기 식(1)~(3)을 충족시키는 것을 특징으로 한다.
(1)0.2≤a≤3.0
(2)0.2≤b≤5.0
(3)2a-3≤b
또한, 상기 고강도 고인성 마그네슘 합금이 마그네슘 합금 주조물에 소성 가공을 행한 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 고강도 고인성 마그네슘 합금은 Zn을 a원자% 함유하고, Dy, Ho 및 Er로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종의 원소를 합계로 b원자% 함유하며, 잔부가 Mg로 이루어지고, a와 b는 하기 식(1)~(3)을 충족시키는 마그네슘 합금 주조물을 만들며, 상기 마그네슘 합금 주조물에 소성 가공을 행한 후의 소성 가공물은, 상온에서 hcp구조 마그네슘상 및 장주기 적층구조상을 갖는 것을 특징으로 한다.
(1)0.2≤a≤5.0
(2)0.2≤b≤5.0
(3)0.5a-0.5≤b
본 발명에 따른 고강도 고인성 마그네슘 합금은 Zn을 a원자% 함유하고, Dy, Ho 및 Er로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종의 원소를 합계로 b원자% 함유하며, 잔부가 Mg로 이루어지고, a와 b는 하기 식(1)~(3)을 충족시키는 마그네슘 합금 주조물을 만들며, 상기 마그네슘 합금 주조물에 소성 가공을 행한 후의 소성 가공물은, 상온에서 hcp구조 마그네슘상 및 장주기 적층구조상을 갖는 것을 특징으로 한다.
(1)0.2≤a≤3.0
(2)0.2≤b≤5.0
(3)2a-3≤b
본 발명에 따른 고강도 고인성 마그네슘 합금은 Zn을 a원자% 함유하고, Dy, Ho 및 Er로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종의 원소를 합계로 b원자% 함유하며, 잔부가 Mg로 이루어지고, a와 b는 하기 식(1)~(3)을 충족시키는 마그네슘 합금 주조물을 만들며, 상기 마그네슘 합금 주조물에 소성 가공을 행해서 소성 가공물을 만들고, 상기 소성 가공물에 열처리를 행한 후의 소성 가공물은, 상온에서 hcp구조 마그네슘상 및 장주기 적층구조상을 갖는 것을 특징으로 한다.
(1)0.2≤a≤5.0
(2)0.2≤b≤5.0
(3)0.5a-0.5≤b
본 발명에 따른 고강도 고인성 마그네슘 합금은 Zn을 a원자% 함유하고, Dy, Ho 및 Er로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종의 원소를 합계로 b원자% 함유하며, 잔부가 Mg로 이루어지고, a와 b는 하기 식(1)~(3)을 충족시키는 마그네슘 합금 주조물을 만들며, 상기 마그네슘 합금 주조물에 소성 가공을 행해서 소성 가공물을 만들고, 상기 소성 가공물에 열처리를 행한 후의 소성 가공물은, 상온에서 hcp구조 마그네슘상 및 장주기 적층구조상을 갖는 것을 특징으로 한다.
(1)0.2≤a≤3.0
(2)0.2≤b≤5.0
(3)2a-3≤b
또, 상기 장주기 적층구조상의 평균입경은 0.2㎛이상이고, 상기 장주기 적층구조상의 결정입자 내에는 복수의 랜덤 입계가 존재하며, 상기 랜덤 입계에서 규정되는 결정입자의 평균입경은 0.05㎛이상인 것이 바람직하다.
또한, 본 발명에 따른 고강도 고인성 마그네슘 합금에 있어서, 상기 hcp구조 마그네슘상의 전위밀도에 비해 상기 장주기 적층구조상의 전위밀도가 적어도 1자리수 작은 것이 바람직하다.
또, 본 발명에 따른 고강도 고인성 마그네슘 합금에 있어서, 상기 장주기 적층구조상의 결정입자의 체적분률이 5%이상인 것이 바람직하다.
또한, 본 발명에 따른 고강도 고인성 마그네슘 합금에 있어서, 상기 소성 가공물은 Mg와 희토류 원소의 화합물, Mg와 Zn의 화합물, Zn과 희토류 원소의 화합물 및 Mg와 Zn과 희토류 원소의 화합물로 이루어지는 석출물군으로부터 선택되는 적어도 1종류의 석출물을 갖고 있는 것이 바람직하다.
또, 본 발명에 따른 고강도 고인성 마그네슘 합금에 있어서, 상기 적어도 1종류의 석출물의 합계 체적분률은 0%초과 40%이하인 것이 바람직하다.
또한, 본 발명에 따른 고강도 고인성 마그네슘 합금에 있어서, 상기 소성 가공은 압연, 압출, ECAE, 인발가공, 단조(鍛造), 프레스, 전조(轉造), 구부림, FSW 가공 및 이들의 반복가공 중 적어도 하나를 행하는 것이 바람직하다.
또, 본 발명에 따른 고강도 고인성 마그네슘 합금에 있어서, 상기 소성 가공을 행했을 때의 총변형량은 15이하인 것이 바람직하다.
또한, 본 발명에 따른 고강도 고인성 마그네슘 합금에 있어서, 상기 소성 가공을 행했을 때의 총변형량은 10이하인 것이 바람직하다.
또, 본 발명에 따른 고강도 고인성 마그네슘 합금에 있어서, 상기 Mg에 Y 및/또는 Gd를 합계로 y원자% 함유하고, y는 하기 식(4) 및 (5)를 충족시키는 것이 바람직하다.
(4)0≤y≤4.8
(5)0.2≤b+y≤5.0
또한, 본 발명에 따른 고강도 고인성 마그네슘 합금에 있어서, 상기 Mg에 Yb, Tb, Sm 및 Nd로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종의 원소를 합계로 c원자% 함유하고, c는 하기 식(4) 및 (5)를 충족시키는 것이 바람직하다.
(4)0≤c≤3.0
(5)0.2≤b+c≤6.0
또, 본 발명에 따른 고강도 고인성 마그네슘 합금에 있어서, 상기 Mg에 La, Ce, Pr, Eu 및 Mm으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종의 원소를 합계로 c원자% 함유하고, c는 하기 식(4) 및 (5)를 충족시키는 것이 바람직하다.
(4)0≤c≤3.0
(5)0.2≤b+c≤6.0
또한, Mm(미쉬메탈)이란, Ce 및 La를 주성분으로 하는 복수의 희토류 원소의 혼합물 또는 합금이고, 광석으로부터 유용한 희토류 원소인 Sm이나 Nd 등을 정련 제거한 후의 잔사이며, 그 조성은 정련 전의 광석의 조성에 의존한다.
또, 본 발명에 따른 고강도 고인성 마그네슘 합금에 있어서, 상기 Mg에 Yb, Tb, Sm 및 Nd로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종의 원소를 합계로 c원자% 함유하고, La, Ce, Pr, Eu 및 Mm으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종의 원소를 합계로 d원자% 함유하며, c 및 d는 하기 식(4)~(6)을 충족시키는 것이 바람직하다.
(4)0≤c≤3.0
(5)0≤d≤3.0
(6)0.2≤b+c+d≤6.0
본 발명에 따른 고강도 고인성 마그네슘 합금은 Zn을 a원자% 함유하고, Dy, Ho 및 Er로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종의 원소를 합계로 b원자% 함유하며, 잔부가 Mg로 이루어지고, a와 b는 하기 식(1)~(3)을 충족시키는 것을 특징으로 한다.
(1)0.1≤a≤5.0
(2)0.1≤b≤5.0
(3)0.5a-0.5≤b
본 발명에 따른 고강도 고인성 마그네슘 합금은 Zn을 a원자% 함유하고, Dy, Ho 및 Er로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종의 원소를 합계로 b원자% 함유하며, 잔부가 Mg로 이루어지고, a와 b는 하기 식(1)~(3)을 충족시키는 것을 특징으로 한다.
(1)0.1≤a≤3.0
(2)0.1≤b≤5.0
(3)2a-3≤b
또한, 상기 고강도 고인성 마그네슘 합금이 마그네슘 합금 주조물을 절삭한 후에 소성 가공을 행한 것임이 바람직하다.
본 발명에 따른 고강도 고인성 마그네슘 합금은 Zn을 a원자% 함유하고, Dy, Ho 및 Er로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종의 원소를 합계로 b원자% 함유하며, 잔부가 Mg로 이루어지고, a와 b는 하기 식(1)~(3)을 충족시키는 마그네슘 합금 주조물을 만들며, 상기 마그네슘 합금 주조물을 절삭함으로써 칩형상의 주조물을 만들고, 상기 주조물을 소성 가공에 의해 고화한 소성 가공물은, 상온에서 hcp구조 마그네슘상 및 장주기 적층구조상을 갖는 것을 특징으로 한다.
(1)0.1≤a≤5.0
(2)0.1≤b≤5.0
(3)0.5a-0.5≤b
본 발명에 따른 고강도 고인성 마그네슘 합금은 Zn을 a원자% 함유하고, Dy, Ho 및 Er로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종의 원소를 합계로 b원자% 함유하며, 잔부가 Mg로 이루어지고, a와 b는 하기 식(1)~(3)을 충족시키는 마그네슘 합금 주조물을 만들며, 상기 마그네슘 합금 주조물을 절삭함으로써 칩형상의 주조물을 만들고, 상기 주조물을 소성 가공에 의해 고화한 소성 가공물은, 상온에서 hcp구조 마그네슘상 및 장주기 적층구조상을 갖는 것을 특징으로 한다.
(1)0.1≤a≤3.0
(2)0.1≤b≤5.0
(3)2a-3≤b
본 발명에 따른 고강도 고인성 마그네슘 합금은 Zn을 a원자% 함유하고, Dy, Ho 및 Er로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종의 원소를 합계로 b원자% 함유하며, 잔부가 Mg로 이루어지고, a와 b는 하기 식(1)~(3)을 충족시키는 마그네슘 합금 주조물을 만들며, 상기 마그네슘 합금 주조물을 절삭함으로써 칩형상의 주조물을 만들고, 상기 주조물을 소성 가공에 의해 고화한 소성 가공물을 만들며, 상기 소성 가공물에 열처리를 행한 후의 소성 가공물은, 상온에서 hcp구조 마그네슘상 및 장주기 적층구조상을 갖는 것을 특징으로 한다.
(1)0.1≤a≤5.0
(2)0.1≤b≤5.0
(3)0.5a-0.5≤b
본 발명에 따른 고강도 고인성 마그네슘 합금은 Zn을 a원자% 함유하고, Dy, Ho 및 Er로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종의 원소를 합계로 b원자% 함유하며, 잔부가 Mg로 이루어지고, a와 b는 하기 식(1)~(3)을 충족시키는 마그네슘 합금 주조물을 만들며, 상기 마그네슘 합금 주조물을 절삭함으로써 칩형상의 주조물을 만들고, 상기 주조물을 소성 가공에 의해 고화한 소성 가공물을 만들며, 상기 소성 가공물에 열처리를 행한 후의 소성 가공물은, 상온에서 hcp구조 마그네슘상 및 장주기 적층구조상을 갖는 것을 특징으로 한다.
(1)0.1≤a≤3.0
(2)0.1≤b≤5.0
(3)2a-3≤b
또, 본 발명에 따른 고강도 고인성 마그네슘 합금에 있어서, 상기 hcp구조 마그네슘상의 평균입경은 0.1㎛이상인 것이 바람직하다.
또한, 본 발명에 따른 고강도 고인성 마그네슘 합금에 있어서, 상기 hcp구조 마그네슘상의 전위밀도에 비해 상기 장주기 적층구조상의 전위밀도가 적어도 1자리수 작은 것이 바람직하다.
또, 본 발명에 따른 고강도 고인성 마그네슘 합금에 있어서, 상기 장주기 적층구조상의 결정입자의 체적분률이 5%이상인 것이 바람직하다.
또한, 본 발명에 따른 고강도 고인성 마그네슘 합금에 있어서, 상기 소성 가공물은 Mg와 희토류 원소의 화합물, Mg와 Zn의 화합물, Zn과 희토류 원소의 화합물 및 Mg와 Zn과 희토류 원소의 화합물로 이루어지는 석출물군으로부터 선택되는 적어도 1종류의 석출물을 갖고 있는 것이 바람직하다.
또, 본 발명에 따른 고강도 고인성 마그네슘 합금에 있어서, 상기 적어도 1종류의 석출물의 합계 체적분률은 0%초과 40%이하인 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 고강도 고인성 마그네슘 합금에 있어서, 상기 소성 가공은 압연, 압출, ECAE, 인발가공, 단조, 프레스, 전조, 구부림, FSW 가공 및 이들의 반복가공 중 적어도 하나를 행하는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명에 따른 고강도 고인성 마그네슘 합금에 있어서, 상기 소성 가공을 행했을 때의 총변형량은 15이하인 것이 바람직하다. 또, 본 발명에 따른 고강도 고인성 마그네슘 합금에 있어서, 상기 소성 가공을 행했을 때의 총변형량은 10이하인 것이 보다 바람직하다.
또한, 본 발명에 따른 고강도 고인성 마그네슘 합금에 있어서, 상기 Mg에 Y 및/또는 Gd를 합계로 y원자% 함유하고, y는 하기 식(4) 및 (5)를 충족시키는 것도 가능하다.
(4)0≤y≤4.9
(5)0.1≤b+y≤5.0
또, 본 발명에 따른 고강도 고인성 마그네슘 합금에 있어서, 상기 Mg에 Yb, Tb, Sm 및 Nd로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종의 원소를 합계로 c원자% 함유하고, c는 하기 식(4) 및 (5)를 충족시키는 것이 바람직하다.
(4)0≤c≤3.0
(5)0.1≤b+c≤6.0
또한, 본 발명에 따른 고강도 고인성 마그네슘 합금에 있어서, 상기 Mg에 La, Ce, Pr, Eu 및 Mm으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종의 원소를 합계로 c원자% 함유하고, c는 하기 식(4) 및 (5)를 충족시키는 것이 바람직하다.
(4)0≤c≤3.0
(5)0.1≤b+c≤6.0
또, 본 발명에 따른 고강도 고인성 마그네슘 합금에 있어서, 상기 Mg에 Yb, Tb, Sm 및 Nd로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종의 원소를 합계로 c원자% 함유하고, La, Ce, Pr, Eu 및 Mm으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종의 원소를 합계로 d원자% 함유하며, c 및 d는 하기 식(4)~(6)을 충족시키는 것이 바람직하다.
(4)0≤c≤3.0
(5)0≤d≤3.0
(6)0.1≤b+c+d≤6.0
또한, 본 발명에 따른 고강도 고인성 마그네슘 합금에 있어서, 상기 Mg에 Al, Th, Ca, Si, Mn, Zr, Ti, Hf, Nb, Ag, Sr, Sc, B, C, Sn, Au, Ba, Ge, Bi, Ga, In, Ir, Li, Pd, Sb 및 V로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종의 원소를 합계로 0원자%초과 2.5원자%이하 함유할 수도 있다.
본 발명에 따른 고강도 고인성 마그네슘 합금의 제조방법은 Zn을 a원자% 함유하고, Dy, Ho 및 Er로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종의 원소를 합계로 b원자% 함유하며, 잔부가 Mg로 이루어지고, a와 b는 하기 식(1)~(3)을 충족시키는 마그네슘 합금 주조물을 만드는 공정과, 상기 마그네슘 합금에 소성 가공을 행함으로써 소성 가공물을 만드는 공정을 구비하는 것을 특징으로 하는 고강도 고인성 마그네슘 합금의 제조방법이다.
(1)0.2≤a≤5.0
(2)0.2≤b≤5.0
(3)0.5a-0.5≤b
상기의 본 발명에 따른 고강도 고인성 마그네슘 합금의 제조방법에 의하면, 마그네슘 합금 주조물에 소성 가공을 행함으로써, 소성 가공 후의 소성 가공물의 경도 및 항복강도를 소성 가공 전의 주조물에 비해서 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 고강도 고인성 마그네슘 합금의 제조방법에 있어서는, 상기 마그네슘 합금 주조물을 만드는 공정과 상기 소성 가공물을 만드는 공정 사이에, 상기 마그네슘 합금 주조물에 균질화 열처리를 실시하는 공정을 추가해도 좋다. 이때의 열처리조건은 온도가 400℃~550℃, 처리시간이 1분~1500분인 것이 바람직하다.
또, 본 발명에 따른 고강도 고인성 마그네슘 합금의 제조방법에 있어서는, 상기 소성 가공물을 만드는 공정 뒤에, 상기 소성 가공물에 열처리를 실시하는 공정을 추가해도 좋다. 이때의 열처리조건은 온도가 150℃~450℃, 처리시간이 1분~1500분인 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 고강도 고인성 마그네슘 합금의 제조방법은 Zn을 a원자% 함유하고, Dy, Ho 및 Er로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종의 원소를 합계로 b원자% 함유하며, 잔부가 Mg로 이루어지고, a와 b는 하기 식(1)~(3)을 충족시키는 마그네슘 합금 주조물을 만드는 공정과, 상기 마그네슘 합금에 소성 가공을 행함으로써 소성 가공물을 만드는 공정을 구비하는 것을 특징으로 하는 고강도 고인성 마그네슘 합금의 제조방법이다.
(1)0.2≤a≤3.0
(2)0.2≤b≤5.0
(3)2a-3≤b
또, 본 발명에 따른 고강도 고인성 마그네슘 합금의 제조방법에 있어서, 상기 마그네슘 합금 주조물은 hcp구조 마그네슘상 및 장주기 적층구조상을 갖는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명에 따른 고강도 고인성 마그네슘 합금의 제조방법에 있어서, 상기 Mg에 Yb, Tb, Sm 및 Nd로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종의 원소를 합계로 c원자% 함유하고, c는 하기 식(4) 및 (5)를 충족시키는 것도 가능하다.
(4)0≤c≤3.0
(5)0.2≤b+c≤6.0
또, 본 발명에 따른 고강도 고인성 마그네슘 합금의 제조방법에 있어서, 상기 Mg에 La, Ce, Pr, Eu, Mm 및 Gd로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종의 원소를 합계로 c원자% 함유하고, c는 하기 식(4) 및 (5)를 충족시키는 것도 가능하다.
(4)0≤c≤3.0
(5)0.2≤b+c≤6.0
또한, 본 발명에 따른 고강도 고인성 마그네슘 합금의 제조방법에 있어서, 상기 Mg에 Yb, Tb, Sm 및 Nd로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종의 원소를 합계로 c원자% 함유하고, La, Ce, Pr, Eu, Mm 및 Gd로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종의 원소를 합계로 d원자% 함유하며, c 및 d는 하기 식(4)~(6)을 충족시키는 것도 가능하다.
(4)0≤c≤3.0
(5)0≤d≤3.0
(6)0.2≤b+c+d≤6.0
본 발명에 따른 고강도 고인성 마그네슘 합금의 제조방법은 Zn을 a원자% 함유하고, Dy, Ho 및 Er로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종의 원소를 합계로 b원자% 함유하며, 잔부가 Mg로 이루어지고, a와 b는 하기 식(1)~(3)을 충족시키는 마그네슘 합금 주조물을 만드는 공정과, 상기 마그네슘 합금을 절삭함으로써 칩형상의 절삭물을 만드는 공정과, 상기 절삭물에 소성 가공에 의한 고화를 행함으로써 소성 가공물을 만드는 공정을 구비하는 것을 특징으로 하는 고강도 고인성 마그네슘 합금의 제조방법이다.
(1)0.1≤a≤5.0
(2)0.1≤b≤5.0
(3)0.5a-0.5≤b
본 발명에 따른 고강도 고인성 마그네슘 합금의 제조방법은 Zn을 a원자% 함유하고, Dy, Ho 및 Er로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종의 원소를 합계로 b원자% 함유하며, 잔부가 Mg로 이루어지고, a와 b는 하기 식(1)~(3)을 충족시키는 마그네슘 합금 주조물을 만드는 공정과, 상기 마그네슘 합금을 절삭함으로써 칩형상의 절삭물을 만드는 공정과, 상기 절삭물에 소성 가공에 의한 고화를 행함으로써 소성 가공물을 만드는 공정을 구비하는 것을 특징으로 하는 고강도 고인성 마그네슘 합금의 제조방법.
(1)0.1≤a≤3.0
(2)0.1≤b≤5.0
(3)2a-3≤b
또, 본 발명에 따른 고강도 고인성 마그네슘 합금의 제조방법에 있어서, 상기 마그네슘 합금 주조물은 hcp구조 마그네슘상 및 장주기 적층구조상을 갖는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명에 따른 고강도 고인성 마그네슘 합금의 제조방법에 있어서, 상기 Mg에 Yb, Tb, Sm 및 Nd로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종의 원소를 합계로 c원자% 함유하고, c는 하기 식(4) 및 (5)를 충족시키는 것도 가능하다.
(4)0≤c≤3.0
(5)0.1≤b+c≤6.0
또, 본 발명에 따른 고강도 고인성 마그네슘 합금의 제조방법에 있어서, 상기 Mg에 La, Ce, Pr, Eu, Mm 및 Gd로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종의 원소를 합계로 c원자% 함유하고, c는 하기 식(4) 및 (5)를 충족시키는 것도 가능하다.
(4)0≤c≤3.0
(5)0.1≤b+c≤6.0
또, 본 발명에 따른 고강도 고인성 마그네슘 합금의 제조방법에 있어서, 상기 Mg에 Yb, Tb, Sm 및 Nd로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종의 원소를 합계로 c원자% 함유하고, La, Ce, Pr, Eu, Mm 및 Gd로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종의 원소를 합계로 d원자% 함유하며, c 및 d는 하기 식(4)~(6)을 충족시키는 것도 가능하다.
(4)0≤c≤3.0
(5)0≤d≤3.0
(6)0.1≤b+c+d≤6.0
또, 본 발명에 따른 고강도 고인성 마그네슘 합금의 제조방법에 있어서, 상기 Mg에 Al, Th, Ca, Si, Mn, Zr, Ti, Hf, Nb, Ag, Sr, Sc, B, C, Sn, Au, Ba, Ge, Bi, Ga, In, Ir, Li, Pd, Sb 및 V로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종의 원소를 합계로 0원자%초과 2.5원자%이하 함유할 수도 있다.
또한, 본 발명에 따른 고강도 고인성 마그네슘 합금의 제조방법에 있어서, 상기 소성 가공은 압연, 압출, ECAE, 인발가공, 단조, 프레스, 전조, 구부림, FSW 가공 및 이들의 반복가공 중 적어도 하나를 행할 수도 있다. 즉, 상기 소성 가공은 압연, 압출, ECAE, 인발가공, 단조, 프레스, 전조, 구부림, FSW 가공 중 단독으로도 조합으로도 가능하다.
또, 본 발명에 따른 고강도 고인성 마그네슘 합금의 제조방법에 있어서, 상기 소성 가공을 행할 때의 총변형량은 15이하인 것이 바람직하고, 또한, 보다 바람직한 총변형량은 10이하이다. 또, 상기 소성 가공을 행할 때의 1회당 변형량은 0.002이상 4.6이하인 것이 바람직하다.
또한 총변형량이란, 어닐링 등의 열처리에 의해 캔슬되지 않는 총변형량을 의미한다. 즉, 제조공정의 도중에 열처리를 행해서 캔슬된 변형에 대해서는 총변형량으로 카운트되지 않는다.
단, 칩형상의 절삭물을 만드는 공정을 행하는 고강도 고인성 마그네슘 합금의 경우는, 최종적으로 고화 성형에 제공하는 것을 만든 후에 소성 가공을 행했을 때의 총변형량을 의미한다. 즉, 최종적으로 고화 성형에 제공하는 것을 만들 때까지의 변형량에 대해서는 총변형량으로 카운트되지 않는다. 상기 최종적으로 고화 성형에 제공하는 것이란, 칩재의 접합성이 나쁘고, 인장강도가 200㎫이하인 것을 나타낸다. 또한, 칩재의 고화 성형은 압출, 압연, 단조, 프레스, ECAE 등을 사용한 것이다. 고화 성형 후에는 압연, 압출, ECAE, 인발, 단조, 프레스, 전조, 구부림, FSW 등을 적용해도 좋다. 또, 최종적인 고화 성형 전에 칩재를 볼밀, 반복 단조, 스탬핑 밀 등 여러 가지 소성 가공을 가할 수도 있다.
또한, 본 발명에 따른 고강도 고인성 마그네슘 합금의 제조방법에 있어서, 상기 소성 가공물을 만드는 공정 뒤에, 상기 소성 가공물에 열처리를 행하는 공정을 더 구비할 수도 있다. 이것에 의해, 열처리 후의 소성 가공물의 경도 및 항복강도를 열처리 전에 비해서 더욱 향상시킬 수 있다.
또, 본 발명에 따른 고강도 고인성 마그네슘 합금의 제조방법에 있어서, 상기 열처리의 조건은 200℃이상 500℃미만에서 10분이상 24시간미만인 것이 바람직하다.
또한, 본 발명에 따른 고강도 고인성 마그네슘 합금의 제조방법에 있어서, 상기 소성 가공을 행한 후의 마그네슘 합금에 있어서의 hcp구조 마그네슘상의 전위밀도는 장주기 적층구조상의 전위밀도에 비해 1자리수이상 큰 것이 바람직하다.
<발명의 효과>
이상 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, 마그네슘 합금의 확대된 용도에 대하여 강도 및 인성 모두 실용에 제공하는 레벨에 있는 고강도 고인성 마그네슘 합금 및 그 제조방법을 제공할 수 있다.
도 1은, 실시예1, 비교예1 및 2 각각의 주조재의 결정조직을 나타내는 사진이다.
도 2는, 실시예2~4 각각의 주조재의 결정조직을 나타내는 사진이다.
도 3은, 실시예5의 각각의 주조재의 결정조직을 나타내는 사진이다.
도 4는, 실시예6의 각각의 주조재의 결정조직을 나타내는 사진이다.
도 5는, 실시예7, 8 각각의 주조재의 결정조직을 나타내는 사진이다.
도 6은, 비교예3~9 각각의 주조재의 결정조직을 나타내는 사진이다.
도 7은, 참고예의 주조재의 결정조직을 나타내는 사진이다.
도 8은, 본 발명의 제1실시형태에 의한 마그네슘 합금의 조성범위를 나타내는 도면이다.
도 9는, 본 발명의 제7실시형태에 의한 마그네슘 합금의 조성범위를 나타내는 도면이다.
이하, 본 발명의 실시형태에 대해서 설명한다.
본 발명자는 기본으로 돌아와서, 2원 마그네슘 합금부터 시작해서 합금의 강도 및 인성을 검토하고, 또한 그 검토를 다원 마그네슘 합금까지 확대했다. 그 결과, 강도 및 인성 모두 높은 레벨로 갖는 마그네슘 합금은 Mg-Zn-RE(희토류 원소)계이며, 희토류 원소가 Y, Dy, Ho 및 Er로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종의 원소인 마그네슘 합금이고, 또한 종래기술과는 달리 아연의 함유량이 5.0원자%이하이고 희토류 원소의 함유량이 5.0원자%이하라는 저함유량에 있어서 종래에 없는 고강도 및 고인성이 얻어지는 것을 발견했다.
장주기 적층구조상이 형성되는 주조합금은, 소성 가공 후 혹은 소성 가공 후 에 열처리를 실시함으로써, 고강도·고연성·고인성의 마그네슘 합금이 얻어지는 것을 알 수 있었다. 또한, 장주기 적층구조가 형성되어서, 소성 가공 후 혹은 소성 가공 열처리 후에 고강도·고연성·고인성이 얻어지는 합금조성을 발견했다.
또한, 장주기 적층구조가 형성되는 주조합금을 절삭함으로써 칩형상의 주조물을 만들고, 이 주조물에 소성 가공을 행하거나, 혹은 소성 가공 후에 열처리를 실시함으로써, 칩형상으로 절삭하는 공정을 행하지 않을 경우에 비해, 보다 고강도·고연성·고인성의 마그네슘 합금이 얻어지는 것을 알 수 있었다. 또, 장주기 적층구조가 형성되어서 칩형상으로 절삭하고, 소성 가공 후 혹은 소성 가공 열처리 후에 고강도·고연성·고인성이 얻어지는 합금조성을 발견했다.
장주기 적층구조상을 갖는 금속을 소성 가공함으로써 장주기 적층구조상의 적어도 일부를 만곡 또는 굴곡시킬 수 있다. 그것에 의해 고강도·고연성·고인성의 금속이 얻어지는 것을 발견했다.
또한, 만곡 또는 굴곡된 장주기 적층구조상에는 랜덤 입계가 포함되어 있다. 이 랜덤 입계에 의해 마그네슘 합금이 고강도화되고, 고온에서의 입계 미끄러짐이 억제된다고 생각되며, 고온에서 고강도가 얻어진다.
또한, hcp구조 마그네슘상에 고밀도의 전위를 포함함으로써 마그네슘 합금이 고강도화되고, 장주기 적층구조상의 전위밀도가 낮은 것에 의해 마그네슘 합금의 연성의 향상과 고강도화가 실현된다고 생각된다. 상기 장주기 적층구조상의 전위밀도는 상기 hcp구조 마그네슘상의 전위밀도에 비해 적어도 1자리수 작은 것이 바람직하다.
(제1실시형태)
본 발명의 제1실시형태에 의한 마그네슘 합금은, 기본적으로 Mg, Zn 및 희토류 원소를 함유하는 3원이상의 합금이며, 희토류 원소는 Dy, Ho 및 Er로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1 또는 2이상의 원소이다.
이 마그네슘 합금의 조성범위는, 도 8에 나타내는 A-B-C-D-E의 선으로 둘러싸이는 범위이다. 즉, 아연의 함유량을 a원자%로 하고, 1 또는 2이상의 희토류 원소의 함유량을 합계로 b원자%로 하면, a와 b는 하기 식(1)~(3)을 충족시키는 것으로 된다.
(1)0.2≤a≤5.0
(2)0.2≤b≤5.0
(3)0.5a-0.5≤b
또한, 희토류 원소가 Dy, Ho 및 Er로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1 또는 2이상의 원소일 경우의 마그네슘 합금에 있어서는, 또, Y 및/또는 Gd를 합계로 y원자% 함유해도 좋고, y는 하기 식(4) 및 (5)를 충족시키는 것이 바람직하다.
(4)0≤y≤4.8
(5)0.2≤b+y≤5.0
아연의 함유량이 5원자%이상이면, 특히 인성(또는 연성)이 저하되는 경향이 있기 때문이다. 또 1 또는 2이상의 희토류 원소의 함유량이 합계로 5원자%이상이면, 특히 인성(또는 연성)이 저하되는 경향이 있기 때문이다.
또한 아연의 함유량이 0.2원자%미만, 또는 희토류 원소의 함유량이 합계로 0.2원자%미만이면 강도 및 인성 중 적어도 어느 하나가 불충분해진다. 따라서, 아연의 함유량의 하한을 0.2원자%로 하고, 희토류 원소의 합계 함유량의 하한을 0.2원자%로 한다.
강도 및 인성의 증대는 아연이 0.2~1.5원자%에 있어서 현저해진다. 아연함유량이 0.2원자%부근에 있어서 희토류 원소함유량이 적어지면 강도가 저하되는 경향이 있지만, 그 범위의 경우라도 종래보다 고강도 및 고인성을 나타낸다. 따라서, 본 실시형태의 마그네슘 합금에 있어서의 아연의 함유량의 범위는 가장 넓고 0.2원자%이상 5.0원자%이하이다.
본 실시형태의 Mg-Zn-RE계 마그네슘 합금에서는, 상술한 범위의 함유량을 갖는 아연과 희토류 원소 이외의 성분이 마그네슘으로 되지만, 합금특성에 영향을 주지 않을 정도의 불순물을 함유해도 좋다.
또한, 상기 희토류 원소가 Dy, Ho 및 Er로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1 또는 2이상의 원소일 경우의 마그네슘 합금의 조성범위를 상기 식(1)~(3)을 충족시키는 것으로 하고 있지만, 보다 바람직한 조성범위로서는 하기 식(1')~(3')를 충족시키는 것이다.
(1')0.2≤a≤3.0
(2')0.2≤b≤5.0
(3')2a-3≤b
(제2실시형태)
본 발명의 제2실시형태에 의한 마그네슘 합금은, 기본적으로 Mg, Zn 및 희토 류 원소를 함유하는 4원이상의 합금이며, 희토류 원소는 Dy, Ho 및 Er로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1 또는 2이상의 원소이고, 제4원소는 Yb, Tb, Sm 및 Nd로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1 또는 2이상의 원소이다.
이 마그네슘 합금의 조성범위는, 아연의 함유량을 a원자%로 하고, 1 또는 2이상의 희토류 원소의 함유량을 합계로 b원자%로 하며, 1 또는 2이상의 제4원소의 합계 함유량을 c원자%로 하면, a, b 및 c는 하기 식(1)~(5)를 충족시키는 것으로 된다.
(1)0.2≤a≤5.0
(2)0.2≤b≤5.0
(3)0.5a-0.5≤b
(4)0≤c≤3.0
(5)0.2≤b+c≤6.0
아연의 함유량을 5원자%이하로 하는 이유, 1 또는 2이상의 희토류 원소의 함유량을 합계로 5원자%이하로 하는 이유, 아연의 함유량을 0.2원자%이상으로 하는 이유, 희토류 원소의 함유량을 합계로 0.2원자%이상으로 하는 이유는 제1실시형태와 같다. 또, 제4원소의 함유량의 상한을 3.0원자%로 한 이유는 제4원소의 고용한(固溶限)이 낮기 때문이다. 또한, 제4원소를 함유시키는 이유는 결정입자를 미세화시키는 효과가 있는 것, 금속간 화합물을 석출시키는 효과가 있는 것에 의해서이다.
본 실시형태의 Mg-Zn-RE계 마그네슘 합금에 있어서도, 합금특성에 영향을 주 지 않을 정도의 불순물을 함유해도 좋다.
또한, 상기 희토류 원소가 Dy, Ho 및 Er로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1 또는 2이상의 원소일 경우의 마그네슘 합금의 조성범위를 상기 식(1)~(5)를 충족시키는 것으로 하고 있지만, 보다 바람직한 조성범위로서는 하기 식(1')~(5')를 충족시키는 것이다.
(1')0.2≤a≤3.0
(2')0.2≤b≤5.0
(3')2a-3≤b
(4')0≤c≤3.0
(5')0.2≤b+c≤6.0
(제3실시형태)
본 발명의 제3실시형태에 의한 마그네슘 합금은, 기본적으로 Mg, Zn 및 희토류 원소를 함유하는 4원이상의 합금이며, 희토류 원소는 Dy, Ho 및 Er로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1 또는 2이상의 원소이고, 제4원소는 La, Ce, Pr, Eu, Mm 및 Gd로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1 또는 2이상의 원소이다. 또한, Mm(미쉬메탈)이란, Ce 및 La를 주성분로 하는 복수의 희토류 원소의 혼합물 또는 합금이고, 광석으로부터 유용한 희토류 원소인 Sm이나 Nd 등을 정련 제거한 후의 잔사이며, 그 조성은 정련 전의 광석의 조성에 의존하는 것이다.
본 실시형태에 의한 마그네슘 합금의 조성범위는 Zn의 함유량을 a원자%로 하고, 1 또는 2이상의 희토류 원소의 함유량을 b원자%로 하며, 1 또는 2이상의 제4원 소의 함유량을 합계로 c원자%로 하면, a, b 및 c는 하기 식(1)~(5)를 충족시키는 것으로 된다.
(1)0.2≤a≤5.0
(2)0.2≤b≤5.0
(3)0.5a-0.5≤b
(4)0≤c≤3.0
(5)0.2≤b+c≤6.0
아연의 함유량을 5원자%이하로 하는 이유, 1 또는 2이상의 희토류 원소의 함유량을 합계로 5원자%이하로 하는 이유, 아연의 함유량을 0.2원자%이상으로 하는 이유, 희토류 원소의 함유량을 합계로 0.2원자%이상으로 하는 이유는 제1실시형태와 같다. 또, 제4원소의 함유량의 상한을 3.0원자%로 한 주된 이유는, 제4원소의 고용한이 거의 없기 때문이다. 또한, 제4원소를 함유시키는 이유는 결정입자를 미세화시키는 효과가 있는 것, 금속간 화합물을 석출시키는 효과가 있는 것에 의해서이다.
본 실시형태의 Mg-Zn-RE계 마그네슘 합금에 있어서도, 합금특성에 영향을 주지 않을 정도의 불순물을 함유해도 좋다.
또한, 상기 희토류 원소가 Dy, Ho 및 Er로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1 또는 2이상의 원소일 경우의 마그네슘 합금의 조성범위를 상기 식(1)~(5)를 충족시키는 것으로 하고 있지만, 보다 바람직한 조성범위로서는 하기 식(1')-(5')를 충족시키는 것이다.
(1')0.2≤a≤3.0
(2')0.2≤b≤5.0
(3')2a-3≤b
(4')0≤c≤3.0
(5')0.2≤b+c≤6.0
(제4실시형태)
본 발명의 제4실시형태에 의한 마그네슘 합금은, 기본적으로 Mg, Zn 및 희토류 원소를 함유하는 5원이상의 합금이며, 희토류 원소는 Dy, Ho 및 Er로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1 또는 2이상의 원소이고, 제4원소는 Yb, Tb, Sm 및 Nd로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1 또는 2이상의 원소이며, 제5원소는 La, Ce, Pr, Eu, Mm 및 Gd로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1 또는 2이상의 원소이다.
이 마그네슘 합금의 조성범위는 Zn의 함유량을 a원자%로 하고, 1 또는 2이상의 희토류 원소의 합계 함유량을 b원자%로 하며, 1 또는 2이상의 제4원소의 함유량을 합계로 c원자%로 하고, 1 또는 2이상의 제5원소의 함유량을 합계로 d원자%로 하면, a, b, c 및 d는 하기 식(1)~(6)을 충족시키는 것으로 된다.
(1)0.2≤a≤5.0
(2)0.2≤b≤5.0
(3)0.5a-0.5≤b
(4)0≤c≤3.0
(5)0≤d≤3.0
(6)0.2≤b+c+d≤6.0
희토류 원소, 제4원소 및 제5원소의 합계 함유량을 6.0원자%이하로 하는 이유는, 6%를 초과하면 무거워지고, 원료비용이 높아지며, 또한 인성이 저하되기 때문이다. 희토류 원소, 제4원소 및 제5원소의 합계 함유량을 0.2원자%이상으로 하는 이유는, 0.2원자%미만으로 하면 강도가 불충분하게 되기 때문이다. 또, 제4원소, 제5원소를 함유시키는 이유는, 결정입자를 미세화시키는 효과가 있는 것, 금속간 화합물을 석출시키는 효과가 있는 것에 의해서이다.
본 실시형태의 Mg-Zn-RE계 마그네슘 합금에 있어서도, 합금특성에 영향을 주지 않을 정도의 불순물을 함유해도 좋다.
또한, 상기 희토류 원소가 Dy, Ho 및 Er로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1 또는 2이상의 원소일 경우의 마그네슘 합금의 조성범위를 상기 식(1)~(6)을 충족시키는 것으로 하고 있지만, 보다 바람직한 조성범위로서는 하기 식(1')~(6')를 충족시키는 것이다.
(1')0.2≤a≤3.0
(2')0.2≤b≤5.0
(3')2a-3≤b
(4')0≤c≤3.0
(5')0≤d≤3.0
(6')0.2≤b+c+d≤6.0
(제5실시형태)
본 발명의 제5실시형태에 의한 마그네슘 합금으로서는, 제1실시형태~제4실시형태의 조성에 Me를 첨가한 마그네슘 합금이 예시된다. 단, Me는 Al, Th, Ca, Si, Mn, Zr, Ti, Hf, Nb, Ag, Sr, Sc, B, C, Sn, Au, Ba, Ge, Bi, Ga, In, Ir, Li, Pd, Sb 및 V로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종의 원소이다. 이 Me의 함유량은 0원자%초과 2.5원자%이하로 한다. Me를 첨가하면, 고강도 고인성을 유지한 채 다른 성질을 개선시킬 수 있다. 예를 들면, 내식성이나 결정입자 미세화 등에 효과가 있다.
(제6실시형태)
본 발명의 제6실시형태에 의한 마그네슘 합금의 제조방법에 대해서 설명한다.
제1실시형태~제5실시형태 중 어느 하나의 조성으로 이루어지는 마그네슘 합금을 용해해서 주조하여, 마그네슘 합금 주조물을 만든다. 주조시의 냉각속도는 1000K/초이하이며, 보다 바람직하게는 100K/초이하이다. 주조 프로세스로서는, 여러 가지 프로세스를 이용할 수 있으며, 예를 들면 고압주조, 롤 캐스트, 경사판 주조, 연속 주조, 틱소 몰딩, 다이캐스트 등을 사용할 수 있다. 또, 마그네슘 합금 주조물을 소정 형상으로 잘라낸 것을 사용해도 좋다.
이어서, 마그네슘 합금 주조물에 균질화 열처리를 실시해도 좋다. 이때의 열처리조건은 온도가 400℃~550℃, 처리시간이 1분~1500분(또는 24시간)으로 하는 것이 바람직하다.
다음에, 상기 마그네슘 합금 주조물에 소성 가공을 행한다. 이 소성 가공의 방법으로서는, 예를 들면 압출, ECAE(equal-channel-angular-extrusion) 가공법, 압연, 인발 및 단조, FSW(friction stir welding;마찰 교반 용접) 가공, 프레스, 전조, 구부림, 이들의 반복가공 등을 사용한다.
압출에 의한 소성 가공을 행할 경우는, 압출온도를 250℃이상 500℃이하로 하고, 압출에 의한 단면감소율을 5%이상으로 하는 것이 바람직하다.
ECAE 가공법은, 시료에 균일한 변형을 도입하기 위해 패스마다 시료길이방향을 90°씩 회전시키는 방법이다. 구체적으로는, 단면형상이 L자형상인 성형구멍을 형성한 성형용 다이의 상기 성형구멍에, 성형용 재료인 마그네슘 합금 주조물을 강제적으로 진입시켜서, 특히 L형상 성형구멍의 90°로 구부러진 부분으로 상기 마그네슘 합금 주조물에 응력을 가해서 강도 및 인성이 뛰어난 성형체를 얻는 방법이다. ECAE의 패스횟수로서는 1~8패스가 바람직하다. 보다 바람직하게는 3~5패스이다. ECAE의 가공시의 온도는 250℃이상 500℃이하가 바람직하다.
압연에 의한 소성 가공을 행할 경우는 압연온도를 250℃이상 500℃이하로 하고, 압하율을 5%이상으로 하는 것이 바람직하다.
인발가공에 의한 소성 가공을 행할 경우는, 인발가공을 행할 때의 온도가 250℃이상 500℃이하, 상기 인발가공의 단면감소율이 5%이상인 것이 바람직하다.
단조에 의한 소성 가공을 행할 경우는, 단조가공을 행할 때의 온도가 250℃이상 500℃이하, 상기 단조가공의 가공율이 5%이상인 것이 바람직하다.
상기 마그네슘 합금 주조물에 행하는 소성 가공은, 1회당 변형량이 0.002이상 4.6이하이며 총변형량이 15이하인 것이 바람직하다. 또, 상기 소성 가공은, 1회 당 변형량이 0.002이상 4.6이하이며 총변형량이 10이하인 것이 보다 바람직하다.
또한, ECAE 가공의 변형량은 0.95~1.15/회이며, 예를 들면 ECAE 가공을 16회 행한 경우의 총변형량은 0.95×16=15.2로 되고, ECAE 가공을 8회 행한 경우의 총변형량은 0.95×8=7.6으로 된다.
또한, 압출가공의 변형량은 압출비가 2.5일 경우가 0.92/회이고, 압출비가 4일 경우가 1.39/회이며, 압출비가 10일 경우가 2.30/회이고, 압출비가 20일 경우가 2.995/회이며, 압출비가 50일 경우가 3.91/회이고, 압출비가 100일 경우가 4.61/회이며, 압출비가 1000일 경우가 6.90/회이다.
상기와 같이 마그네슘 합금 주조물에 소성 가공을 행한 소성 가공물은, 상온에서 hcp구조 마그네슘상 및 장주기 적층구조상의 결정조직을 갖고, 이 장주기 적층구조상을 갖는 결정입자의 체적분률은 5%이상(보다 바람직하게는 10%이상)으로 되며, 상기 hcp구조 마그네슘상의 평균입경은 2㎛이상이고, 상기 장주기 적층구조상의 평균입경은 0.2㎛이상이다. 이 장주기 적층구조상의 결정입자 내에는 복수의 랜덤 입계가 존재하고, 이 랜덤 입계에서 규정되는 결정입자의 평균입경은 0.05㎛이상이다. 랜덤 입계에 있어서는 전위밀도가 크지만, 장주기 적층구조상에 있어서의 랜덤 입계 이외의 부분의 전위밀도는 작다. 따라서, hcp구조 마그네슘상의 전위밀도는, 장주기 적층구조상에 있어서의 랜덤 입계 이외의 부분의 전위밀도에 비해 1자리수이상 크다.
상기 장주기 적층구조상의 적어도 일부는 만곡 또는 굴곡되어 있다. 또, 상기 소성 가공물은 Mg와 희토류 원소의 화합물, Mg와 Zn의 화합물, Zn과 희토류 원 소의 화합물 및 Mg와 Zn과 희토류 원소의 화합물로 이루어지는 석출물군으로부터 선택되는 적어도 1종류의 석출물을 갖고 있어도 좋다. 상기 석출물의 합계 체적분률은 0%초과 40%이하인 것이 바람직하다. 또한, 상기 소성 가공물은 hcp-Mg를 갖는다. 상기 소성 가공을 행한 후의 소성 가공물에 대해서는, 소성 가공을 행하기 전의 주조물에 비해 비커스 경도 및 항복강도가 모두 상승한다.
상기 마그네슘 합금 주조물에 소성 가공을 행한 후의 소성 가공물에 열처리를 실시해도 좋다. 이 열처리조건은 온도가 200℃이상 500℃미만, 열처리시간이 10분~1500분(또는 24시간)으로 하는 것이 바람직하다. 열처리온도를 500℃미만으로 하는 것은, 500℃이상으로 하면, 소성 가공에 의해 가해진 변형량이 캔슬되어 버리기 때문이다.
이 열처리를 행한 후의 소성 가공물에 대해서는, 열처리를 행하기 전의 소성 가공물에 비해 비커스 경도 및 항복강도가 모두 상승한다. 또, 열처리 후의 소성 가공물에도 열처리 전과 마찬가지로, 상온에서 hcp구조 마그네슘상 및 장주기 적층구조상의 결정조직을 갖고, 이 장주기 적층구조를 갖는 결정입자의 체적분률은 5%이상(보다 바람직하게는 10%이상)으로 되며, 상기 hcp구조 마그네슘상의 평균입경은 2㎛이상이고, 상기 장주기 적층구조상의 평균입경은 0.2㎛이상이다. 이 장주기 적층구조상의 결정입자 내에는 복수의 랜덤 입계가 존재하고, 이 랜덤 입계에서 규정되는 결정입자의 평균입경은 0.05㎛이상이다. 랜덤 입계에 있어서는 전위밀도가 크지만, 장주기 적층구조상에 있어서의 랜덤 입계 이외의 부분의 전위밀도는 작다. 따라서, hcp구조 마그네슘상의 전위밀도는, 장주기 적층구조상에 있어서의 랜덤 입 계 이외의 부분의 전위밀도에 비해 1자리수이상 크다.
상기 장주기 적층구조상의 적어도 일부는 만곡 또는 굴곡되어 있다. 또, 상기 소성 가공물은 Mg와 희토류 원소의 화합물, Mg와 Zn의 화합물, Zn과 희토류 원소의 화합물 및 Mg와 Zn과 희토류 원소의 화합물로 이루어지는 석출물군으로부터 선택되는 적어도 1종류의 석출물을 갖고 있어도 좋다. 상기 석출물의 합계 체적분률은 0%초과 40%이하인 것이 바람직하다.
상기 제1실시형태~제6실시형태에 의하면, 마그네슘 합금의 확대된 용도, 예를 들면 강도 및 인성 모두 고성능이 요구되는 하이테크용 합금으로서의 용도에 대해서, 강도 및 인성 모두 실용에 제공하는 레벨에 있는 고강도 고인성 마그네슘 합금 및 그 제조방법을 제공할 수 있다.
(제7실시형태)
본 발명의 제7실시형태에 의한 마그네슘 합금은, 주조물을 절삭함으로써 만들어진 복수의 가로세로 수㎜이하의 칩형상 주조물에 적용하는 것이고, 기본적으로 Mg, Zn 및 희토류 원소를 함유하는 3원 또는 4원이상의 합금이며, 희토류 원소는 Dy, Ho 및 Er로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1 또는 2이상의 원소이다.
이 마그네슘 합금의 조성범위는, 도 9에 나타내는 A-B-C-D-E의 선으로 둘러싸이는 범위이다. 즉, 아연의 함유량을 a원자%로 하고, 1 또는 2이상의 희토류 원소의 함유량을 합계로 b원자%로 하면, a와 b는 하기 식(1)~(3)을 충족시키는 것으로 된다.
(1)0.1≤a≤5.0
(2)0.1≤b≤5.0
(3)0.5a-0.5≤b
또한, 희토류 원소가 Dy, Ho 및 Er로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1 또는 2이상의 원소일 경우의 마그네슘 합금에 있어서는, Y 및/또는 Gd를 합계로 y원자% 함유해도 좋고, y는 하기 식(4) 및 (5)를 충족시키는 것이 바람직하다.
(4)0≤y≤4.9
(5)0.1≤b+y≤5.0
아연의 함유량이 5원자%이상이면, 특히 인성(또는 연성)이 저하되는 경향이 있기 때문이다. 또 1 또는 2이상의 희토류 원소의 함유량이 합계로 5원자%이상이면, 특히 인성(또는 연성)이 저하되는 경향이 있기 때문이다.
또한 아연의 함유량이 0.1원자%미만, 또는 희토류 원소의 함유량이 합계로 0.1원자%미만이면 강도 및 인성 중 적어도 어느 하나가 불충분해진다. 따라서, 아연의 함유량의 하한을 0.1원자%로 하고, 희토류 원소의 합계 함유량의 하한을 0.1원자%로 한다. 이렇게 아연의 함유량 및 희토류 원소의 합계 함유량 각각의 하한을 제1실시형태에 비해서 1/2로 낮게 할 수 있는 것은, 칩형상 주조물에 적용하기 때문이다.
강도 및 인성의 증대는 아연이 0.5~1.5원자%에 있어서 현저해진다. 아연함유량이 0.5원자%부근에 있어서 희토류 원소함유량이 적어지면 강도가 저하되는 경향이 있지만, 그 범위의 경우라도 종래보다 고강도 및 고인성을 나타낸다. 따라서, 본 실시형태의 마그네슘 합금에 있어서의 아연의 함유량의 범위는 가장 넓고 0.1원 자%이상 5.0원자%이하이다.
본 실시형태의 Mg-Zn-RE계 마그네슘 합금에서는, 상술한 범위의 함유량을 갖는 아연과 희토류 원소 이외의 성분이 마그네슘으로 되지만, 합금특성에 영향을 주지 않을 정도의 불순물을 함유해도 좋다.
또한, 상기 희토류 원소가 Dy, Ho 및 Er로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1 또는 2이상의 원소일 경우의 마그네슘 합금의 조성범위를 상기 식(1)~(3)을 충족시키는 것으로 하고 있지만, 보다 바람직한 조성범위로서는 하기 식(1')~(3')를 충족시키는 것이다.
(1')0.1≤a≤3.0
(2')0.1≤b≤5.0
(3')2a-3≤b
(제8실시형태)
본 발명의 제8실시형태에 의한 마그네슘 합금은, 주조물을 절삭함으로써 만들어진 복수의 가로세로 수㎜이하의 칩형상 주조물에 적용하는 것이고, 기본적으로 Mg, Zn 및 희토류 원소를 함유하는 4원이상의 합금이며, 희토류 원소는 Dy, Ho 및 Er로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1 또는 2이상의 원소이고, 제4원소는 Yb, Tb, Sm 및 Nd로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1 또는 2이상의 원소이다.
본 실시형태에 의한 마그네슘 합금의 조성범위는, 아연의 함유량을 a원자%로 하고, 1 또는 2이상의 희토류 원소의 함유량을 합계로 b원자%로 하며, 1 또는 2이상의 제4원소의 함유량을 합계로 c원자%로 하면, a, b 및 c는 하기 식(1)~(5)를 충 족시키는 것으로 된다.
(1)0.1≤a≤5.0
(2)0.1≤b≤5.0
(3)0.5a-0.5≤b
(4)0≤c≤3.0
(5)0.1≤b+c≤6.0
본 실시형태의 Mg-Zn-RE계 마그네슘 합금에 있어서도, 합금특성에 영향을 주지 않을 정도의 불순물을 함유해도 좋다.
또한, 상기 희토류 원소가 Dy, Ho 및 Er로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1 또는 2이상의 원소일 경우의 마그네슘 합금의 조성범위를 상기 식(1)~(3)을 충족시키는 것으로 하고 있지만, 보다 바람직한 조성범위로서는 하기 식(1')~(3')를 충족시키는 것이다.
(1')0.1≤a≤3.0
(2')0.1≤b≤5.0
(3')2a-3≤b
(제9실시형태)
본 발명의 제9실시형태에 의한 마그네슘 합금은, 주조물을 절삭함으로써 만들어진 복수의 가로세로 수㎜이하의 칩형상 주조물에 적용하는 것이고, 기본적으로 Mg, Zn 및 희토류 원소를 함유하는 4원 또는 5원이상의 합금이며, 희토류 원소는 Dy, Ho 및 Er로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1 또는 2이상의 원소이고, 제4원 소는 La, Ce, Pr, Eu, Mm 및 Gd로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1 또는 2이상의 원소이다.
본 실시형태에 의한 마그네슘 합금의 조성범위는 Zn의 함유량을 a원자%로 하고, 1 또는 2이상의 희토류 원소의 함유량을 합계로 b원자%로 하며, 1 또는 2이상의 제4원소의 함유량을 합계로 c원자%로 하면, a, b 및 c는 하기 식(1)~(5)를 충족시키는 것으로 된다.
(1)0.1≤a≤5.0
(2)0.1≤b≤5.0
(3)0.5a-0.5≤b
(4)0≤c≤3.0
(5)0.1≤b+c≤6.0
아연의 함유량을 5원자%이하로 하는 이유, 1 또는 2이상의 희토류 원소의 함유량을 합계로 5원자%이하로 하는 이유, 아연의 함유량을 0.1원자%이상으로 하는 이유, 희토류 원소의 함유량을 0.1원자%이상으로 하는 이유는 제7실시형태와 같다. 또한, 제4원소의 함유량의 상한을 3.0원자%로 한 이유는, 제4원소의 고용한이 거의 없기 때문이다. 또, 제4원소를 함유시키는 이유는 결정입자를 미세화시키는 효과가 있는 것, 금속간 화합물을 석출시키는 효과가 있기 때문이다.
본 실시형태의 Mg-Zn-RE계 마그네슘 합금에 있어서도, 합금특성에 영향을 주지 않을 정도의 불순물을 함유해도 좋다.
또한, 상기 희토류 원소가 Dy, Ho 및 Er로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1 또는 2이상의 원소일 경우의 마그네슘 합금의 조성범위를 상기 식(1)~(3)을 충족시키는 것으로 하고 있지만, 보다 바람직한 조성범위로서는 하기 식(1')~(3')를 충족시키는 것이다.
(1')0.1≤a≤3.0
(2')0.1≤b≤5.0
(3')2a-3≤b
(제10실시형태)
본 발명의 제10실시형태에 의한 마그네슘 합금은, 주조물을 절삭함으로써 만들어진 복수의 가로세로 수㎜이하의 칩형상 주조물에 적용하는 것이고, 기본적으로 Mg, Zn 및 희토류 원소를 함유하는 5원이상의 합금이며, 희토류 원소는 Dy, Ho 및 Er로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1 또는 2이상의 원소이고, 제4원소는 Yb, Tb, Sm, Nd 및 Gd로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1 또는 2이상의 원소이며, 제5원소는 La, Ce, Pr , Eu 및 Mm으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1 또는 2이상의 원소이다.
본 실시형태에 의한 마그네슘 합금의 조성범위는 Zn의 함유량을 a원자%로 하고, 1 또는 2이상의 희토류 원소의 함유량을 합계로 b원자%로 하며, 1 또는 2이상의 제4원소의 함유량을 합계로 c원자%로 하고, 1 또는 2이상의 제5원소의 함유량을 합계로 d원자%로 하면, a, b, c 및 d는 하기 식(1)~(4)를 충족시키는 것으로 된다.
(1)0.1≤a≤5.0
(2)0.1≤b≤5.0
(3)0.5a-0.5≤b
(4)0≤c≤3.0
(5)0≤d≤3.0
(6)0.1≤b+c+d≤6.0
희토류 원소, 제4원소 및 제5원소의 합계 함유량을 6.0원자%미만으로 하는 이유, 희토류 원소, 제4원소 및 제5원소의 합계 함유량을 0.1원자%초과로 하는 이유는 제4실시형태와 같다.
본 실시형태의 Mg-Zn-RE계 마그네슘 합금에 있어서도, 합금특성에 영향을 주지 않을 정도의 불순물을 함유해도 좋다.
또한, 상기 희토류 원소가 Dy, Ho 및 Er로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1 또는 2이상의 원소일 경우의 마그네슘 합금의 조성범위를 상기 식(1)~(3)을 충족시키는 것으로 하고 있지만, 보다 바람직한 조성범위로서는 하기 식(1')~(3')를 충족시키는 것이다.
(1')0.1≤a≤3.0
(2')0.1≤b≤5.0
(3')2a-3≤b
(제11실시형태)
본 발명의 제11실시형태에 의한 마그네슘 합금으로서는, 제7실시형태~제10실시형태의 조성에 Me를 첨가한 마그네슘 합금이 예시된다. 단, Me는 Al, Th, Ca, Si, Mn, Zr, Ti, Hf, Nb, Ag, Sr, Sc, B, C, Sn, Au, Ba, Ge, Bi, Ga, In, Ir, Li, Pd, Sb 및 V로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종의 원소이다. 이 Me의 함유량은 0원자%초과 2.5원자%이하로 한다. Me를 첨가하면, 고강도 고인성을 유지한 채 다른 성질을 개선시킬 수 있다. 예를 들면, 내식성이나 결정입자 미세화 등에 효과가 있다.
(제12실시형태)
본 발명의 제12실시형태에 의한 마그네슘 합금의 제조방법에 대해서 설명한다.
제7실시형태7~제11실시형태 중 어느 하나의 조성으로 이루어지는 마그네슘 합금을 용해해서 주조하여, 마그네슘 합금 주조물을 만든다. 주조시의 냉각속도는 1000K/초이하이며, 보다 바람직하게는 100K/초이하이다. 이 마그네슘 합금 주조물로서는, 잉곳(ingot)으로부터 소정 형상으로 잘라낸 것을 사용한다.
이어서, 마그네슘 합금 주조물에 균질화 열처리를 실시해도 좋다. 이때의 열처리조건은 온도가 400℃~550℃, 처리시간이 1분~1500분(또는 24시간)으로 하는 것이 바람직하다.
다음에, 이 마그네슘 합금 주조물을 절삭함으로써 복수의 가로세로 수㎜이하의 칩형상 주조물을 제작한다.
이어서, 칩형상 주조물을 압축 또는 소성 가공법적 수단을 사용하여 예비성형하고, 균질화 열처리를 실시해도 좋다. 이때의 열처리조건은 온도가 400℃~550℃, 처리시간이 1분~1500분(또는 24시간)으로 하는 것이 바람직하다. 또, 상기 예비성형한 성형물에 150℃~450℃의 온도로 1분~1500분(또는 24시간)의 열처리를 실 시해도 좋다.
칩형상의 주조물은 예를 들면 틱소 몰드의 원료에 일반적으로 사용되고 있다.
또한, 칩형상 주조물과 세라믹 입자를 혼합한 것을 압축 또는 소성 가공법적 수단을 사용해서 예비성형하고, 균질화 열처리를 실시해도 좋다. 또, 칩형상 주조물을 예비성형하기 전에, 부가적으로 강한 변형가공을 실시해도 좋다.
다음에, 상기 칩형상 주조물에 소성 가공을 행함으로써 칩형상 주조물을 고화 성형한다. 이 소성 가공의 방법으로서는, 제6실시형태의 경우와 마찬가지로 여러 가지 방법을 이용할 수 있다. 또한, 이 칩형상 주조물을 고화 성형하기 전에 볼밀이나 스탬프 밀, 고에너지 볼밀 등의 메커니컬 얼로잉, 혹은 벌크 메커니컬 얼로잉 등의 반복가공처리를 가해도 좋다. 또, 고화 성형 후에, 더 소성 가공이나 블라스트 가공을 가해도 좋다. 또한, 상기 마그네슘 합금 주조물을 금속간 화합물 입자 혹은 세라믹 입자나 섬유 등과 복합화해도 좋고, 상기 절삭물을 세라믹 입자나 섬유 등과 혼합해도 좋다.
이렇게 소성 가공을 행한 소성 가공물은, 상온에서 hcp구조 마그네슘상 및 장주기 적층구조상의 결정조직을 갖는다. 이 장주기 적층구조상의 적어도 일부는 만곡 또는 굴곡되어 있다. 상기 소성 가공을 행한 후의 소성 가공물에 대해서는, 소성 가공을 행하기 전의 주조물에 비해 비커스 경도 및 항복강도가 모두 상승한다.
상기 칩형상 주조물에 소성 가공을 행할 때의 총변형량은 15이하인 것이 바 람직하고, 또, 보다 바람직한 총변형량은 10이하이다. 또한, 상기 소성 가공을 행할 때의 1회당 변형량은 0.002이상 4.6이하인 것이 바람직하다.
또한, 여기서 말하는 총변형량이란, 어닐링 등의 열처리에 의해 캔슬되지 않는 총변형량으로서, 칩형상 주조물을 예비성형한 후에 소성 가공을 행했을 때의 총변형량을 의미한다. 즉, 제조공정의 도중에 열처리를 행서 캔슬된 변형에 대해서는 총변형량으로 카운트되지 않고, 또, 칩형상 주조물을 예비성형할 때까지의 변형량에 대해서는 총변형량으로 카운트되지 않는다.
상기 칩형상 주조물에 소성 가공을 행한 후의 소성 가공물에 열처리를 실시해도 좋다. 이 열처리조건은 온도가 200℃이상 500℃미만, 열처리시간이 10분~1500분(또는 24시간)으로 하는 것이 바람직하다. 열처리온도를 500℃미만으로 하는 것은, 500℃이상으로 하면, 소성 가공에 의해 가해진 변형량이 캔슬되어 버리기 때문이다.
이 열처리를 행한 후의 소성 가공물에 대해서는, 열처리를 행하기 전의 소성 가공물에 비해 비커스 경도 및 항복강도가 모두 상승한다. 또한, 열처리 후의 소성 가공물에도 열처리 전과 마찬가지로, 상온에서 hcp구조 마그네슘상 및 장주기 적층구조상의 결정조직을 갖는다. 이 장주기 적층구조상의 적어도 일부가 만곡 또는 굴곡되어 있다.
상기 제12실시형태에서는, 주조물을 절삭함으로써 칩형상 주조물을 제작하는 것에 의해 조직이 미세화되므로, 제6실시형태에 비해 보다 고강도·고연성·고인성의 소성 가공물 등을 제작할 수 있게 된다. 또, 본 실시형태에 의한 마그네슘 합금 은 제1실시형태~제6실시형태에 의한 마그네슘 합금에 비해 아연 및 희토류 원소가 보다 저농도여도 고강도 및 고인성의 특성을 얻을 수 있다.
상기 제7실시형태~제12실시형태에 의하면, 마그네슘 합금의 확대된 용도, 예를 들면 강도 및 인성 모두 고성능이 요구되는 하이테크용 합금으로서의 용도에 대해서, 강도 및 인성 모두 실용에 제공하는 레벨에 있는 고강도 고인성 마그네슘 합금 및 그 제조방법을 제공할 수 있다.
<실시예>
이하, 실시예에 대해서 설명한다.
실시예1에서는, 97원자% Mg-1원자% Zn-2원자% Dy의 3원계 마그네슘 합금을 사용한다.
실시예2에서는, 97원자% Mg-1원자% Zn-2원자% Ho의 3원계 마그네슘 합금을 사용한다.
실시예3에서는, 97원자% Mg-1원자% Zn-2원자% Er의 3원계 마그네슘 합금을 사용한다.
실시예4에서는, 96.5원자% Mg-1원자% Zn-1원자% Y-1.5원자% Dy의 4원계 마그네슘 합금을 사용한다.
실시예5에서는, 96.5원자% Mg-1원자% Zn-1원자% Y-1.5원자% Er의 4원계 마그네슘 합금을 사용한다.
실시예4 및 5 각각의 마그네슘 합금은, 장주기 적층구조를 형성하는 희토류 원소를 복합적으로 첨가한 것이다.
실시예6에서는, 96.5원자% Mg-1원자% Zn-1.5원자% Y-1원자% Dy의 4원계 마그네슘 합금을 사용한다.
실시예7에서는, 96.5원자% Mg-1원자% Zn-1.5원자% Y-1원자% Er의 4원계 마그네슘 합금을 사용한다.
비교예1에서는, 97원자% Mg-1원자% Zn-2원자% La의 3원계 마그네슘 합금을 사용한다.
비교예2에서는, 97원자% Mg-1원자% Zn-2원자% Yb의 3원계 마그네슘 합금을 사용한다.
비교예3에서는, 97원자% Mg-1원자% Zn-2원자% Ce의 3원계 마그네슘 합금을 사용한다.
비교예4에서는, 97원자% Mg-1원자% Zn-2원자% Pr의 3원계 마그네슘 합금을 사용한다.
비교예5에서는, 97원자% Mg-1원자% Zn-2원자% Nd의 3원계 마그네슘 합금을 사용한다.
비교예6에서는, 97원자% Mg-1원자% Zn-2원자% Sm의 3원계 마그네슘 합금을 사용한다.
비교예7에서는, 97원자% Mg-1원자% Zn-2원자% Eu의 3원계 마그네슘 합금을 사용한다.
비교예8에서는, 97원자% Mg-1원자% Zn-2원자% Tm의 3원계 마그네슘 합금을 사용한다.
비교예9에서는, 97원자% Mg-1원자% Zn-2원자% Lu의 3원계 마그네슘 합금을 사용한다.
참고예로서는, 98원자% Mg-2원자% Y의 2원계 마그네슘 합금을 사용한다.
(주조재의 조직관찰)
우선, Ar가스 분위기 중에서 고주파 용해에 의해 실시예1~7, 비교예1~9 및 참고예 각각의 조성의 잉곳을 제작하고, 이들 잉곳으로부터 φ10×60㎜의 형상으로 잘라낸다. 이 잘라낸 주조재의 조직관찰을 SEM, XRD에 의해서 행했다. 이들 결정조직의 사진을 도 1~도 7에 나타낸다.
도 1에는, 비교예1, 2 각각의 결정조직의 사진이 나타내어져 있다. 도 2에는, 실시예1~3의 결정조직의 사진이 나타내어져 있다. 도 3에는, 실시예4의 결정조직의 사진이 나타내어져 있다. 도 4에는, 실시예5의 결정조직의 사진이 나타내어져 있다. 도 5에는, 실시예6, 7의 결정조직의 사진이 나타내어져 있다. 도 6에는, 비교예3~9의 결정조직의 사진이 나타내어져 있다. 도 7에는, 참고예의 결정조직의 사진이 나타내어져 있다.
도 1~도 5에 나타내는 바와 같이, 실시예1~7의 마그네슘 합금에는 장주기 적층구조의 결정조직이 형성되어 있다. 이것에 대하여, 도 1, 도 6 및 도 7에 나타내는 바와 같이, 비교예1~9 및 참고예 각각의 마그네슘 합금은 장주기 적층구조의 결정조직이 형성되어 있지 않다.
실시예1~7 및 비교예1~9 각각의 결정조직으로부터 이하가 확인되었다.
Mg-Zn-RE 3원계 주조합금에서는, RE가 Dy, Ho, Er인 경우에 장주기 적층구조 가 형성되는 것에 대하여, RE가 La, Ce, Pr, Nd, Sm, Eu, Gd, Yb인 경우는 장주기 적층구조가 형성되지 않는다. Gd는 La, Ce, Pr, Nd, Sm, Eu, Yb와 조금 거동이 다르고, Gd의 단독 첨가(Zn은 필수)에서는 장주기 적층구조는 형성되지 않지만, 장주기 적층구조를 형성하는 원소인 Dy, Ho, Er과의 복합 첨가에서는 2.5원자%라도 장주기 적층구조가 형성된다.
또한, Yb, Tb, Sm, Nd 및 Gd는, Mg-Zn-RE(RE=Dy, Ho, Er)에 첨가되는 경우에는, 5.0원자%이하이면, 장주기 적층구조의 형성을 방해하지 않는다. 또, La, Ce, Pr, Eu 및 Mm은 Mg-Zn-RE(RE=Dy, Ho, Er)에 첨가되는 경우에는, 5.0원자%이하이면, 장주기 적층구조의 형성을 방해하지 않는다.
비교예1의 주조재의 결정입경은 10~30㎛정도이고, 비교예2의 주조재의 결정입경은 30~100㎛정도이며, 실시예1의 주조재의 결정입경은 20~60㎛이고, 모두 입계에 다량의 정출물이 관찰되었다. 또한, 비교예2의 주조재의 결정조직에서는 입자 내에 미세한 석출물이 존재하고 있었다.
(주조재의 비커스 경도시험)
비교예1 및 2 각각의 주조재를 비커스 경도시험에 의해 평가했다. 비교예1의 주조재의 비커스 경도는 75Hv이고, 비교예2의 주조재의 비커스 경도는 69Hv였다.
(ECAE 가공)
상기 비교예1, 2 각각의 주조재에 400℃에서 ECAE 가공을 실시했다. ECAE 가공법은, 시료에 균일한 변형을 도입하기 위해 패스마다 시료길이방향을 90°씩 회전시키는 방법을 이용해서, 패스횟수를 4회 및 8회로 행했다. 이때의 가공속도는 2 ㎜/초로 일정하다.
(ECAE 가공재의 비커스 경도시험)
ECAE 가공을 실시한 시료를 비커스 경도시험에 의해 평가했다. 4회의 ECAE 가공 후의 시료의 비커스 경도는 비교예1의 시료가 82Hv, 비교예2의 시료가 76Hv이고, ECAE 가공 전의 주조재와 비교해서 10%정도의 경도의 향상이 보여졌다. 8회의 ECAE 가공을 한 시료에서는, 4회의 ECAE 가공을 한 시료와 거의 경도에 변화는 없었다.
(ECAE 가공재의 결정조직)
ECAE 가공을 실시한 시료의 조직관찰을 SEM, XRD에 의해서 행했다. 비교예1, 2의 가공재에서는 입계에 존재되어 있던 정출물이 수㎛오더로 분단되어, 미세하게 균일 분산되어 있었다. 8회의 ECAE 가공을 한 시료에서는, 4회의 ECAE 가공을 한 시료와 대부분 조직에 변화는 없었다.
(ECAE 가공재의 인장시험)
ECAE 가공을 실시한 시료를 인장시험에 의해 평가했다. 인장시험은, 압출방향에 대하여 평행하게 초기 변형속도 5×10-4/초의 조건에서 행했다. 4회의 ECAE 가공을 한 시료의 인장특성에 대해서는 비교예1, 2의 시료에서는 200㎫이하의 항복응력과 2~3%의 신장을 나타냈다.
(실시예8~44의 주조합금의 압출 후의 기계적 특성)
표 1~표 3에 나타내는 조성을 갖는 3원계의 마그네슘 합금의 주조재를 제작 하여, 그 주조재에 500℃, 10시간의 열처리를 행한 후, 그 주조재에 표 1~3에 나타내는 압출온도 및 압출비로 압출가공을 행했다. 이 압출가공 후의 압출재를 표 1~표 3에 나타내는 시험온도에서 인장시험에 의해 0.2%내력(항복강도), 인장강도, 신장을 측정했다. 또한, 압출재의 경도(비커스 경도)에 대해서도 측정했다. 이들의 측정결과를 표 1~표 3에 나타내고 있다.
Figure 112006036326415-PCT00001
Figure 112006036326415-PCT00002
Figure 112006036326415-PCT00003
여러 조성의 주조재를 여러 압출온도에서, 압출비 10, 압출속도 2.5㎜/초로 압출가공을 행한 후의 실온, 200℃에 있어서의 인장시험 및 경도시험의 결과를 나타내고 있다.
또한, 본 발명은 상술한 실시형태 및 실시예에 한정되는 것이 아니라, 본 발명의 주지를 일탈하지 않는 범위 내에서 여러가지로 변경해서 실시할 수 있다.

Claims (57)

  1. Zn을 a원자% 함유하고, Dy, Ho 및 Er로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종이상의 원소를 합계로 b원자% 함유하며, 잔부가 Mg로 이루어지고, a와 b는 하기 식(1)~(3)을 충족시키는 것을 특징으로 하는 고강도 고인성 마그네슘 합금.
    (1)0.2≤a≤5.0
    (2)0.2≤b≤5.0
    (3)0.5a-0.5≤b
  2. Zn을 a원자% 함유하고, Dy, Ho 및 Er로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종이상의 원소를 합계로 b원자% 함유하며, 잔부가 Mg로 이루어지고, a와 b는 하기 식(1)~(3)을 충족시키는 것을 특징으로 하는 고강도 고인성 마그네슘 합금.
    (1)0.2≤a≤3.0
    (2)0.2≤b≤5.0
    (3)2a-3≤b
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 고강도 고인성 마그네슘 합금이 마그네슘 합금 주조물에 소성 가공을 행한 것임을 특징으로 하는 고강도 고인성 마그네슘 합금.
  4. Zn을 a원자% 함유하고, Dy, Ho 및 Er로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종이상의 원소를 합계로 b원자% 함유하며, 잔부가 Mg로 이루어지고, a와 b는 하기 식(1)~(3)을 충족시키는 마그네슘 합금 주조물을 만들며, 상기 마그네슘 합금 주조물에 소성 가공을 행한 후의 소성 가공물은, 상온에서 hcp구조 마그네슘상 및 장주기 적층구조상을 갖는 것을 특징으로 하는 고강도 고인성 마그네슘 합금.
    (1)0.2≤a≤5.0
    (2)0.2≤b≤5.0
    (3)0.5a-0.5≤b
  5. Zn을 a원자% 함유하고, Dy, Ho 및 Er로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종이상의 원소를 합계로 b원자% 함유하며, 잔부가 Mg로 이루어지고, a와 b는 하기 식(1)~(3)을 충족시키는 마그네슘 합금 주조물을 만들며, 상기 마그네슘 합금 주조물에 소성 가공을 행한 후의 소성 가공물은, 상온에서 hcp구조 마그네슘상 및 장주기 적층구조상을 갖는 것을 특징으로 하는 고강도 고인성 마그네슘 합금.
    (1)0.2≤a≤3.0
    (2)0.2≤b≤5.0
    (3)2a-3≤b
  6. Zn을 a원자% 함유하고, Dy, Ho 및 Er로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종이상의 원소를 합계로 b원자% 함유하며, 잔부가 Mg로 이루어지고, a와 b는 하기 식(1)~(3)을 충족시키는 마그네슘 합금 주조물을 만들며, 상기 마그네슘 합금 주조물에 소성 가공을 행해서 소성 가공물을 만들고, 상기 소성 가공물에 열처리를 행한 후의 소성 가공물은, 상온에서 hcp구조 마그네슘상 및 장주기 적층구조상을 갖는 것을 특징으로 하는 고강도 고인성 마그네슘 합금.
    (1)0.2≤a≤5.0
    (2)0.2≤b≤5.0
    (3)0.5a-0.5≤b
  7. Zn을 a원자% 함유하고, Dy, Ho 및 Er로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종이상의 원소를 합계로 b원자% 함유하며, 잔부가 Mg로 이루어지고, a와 b는 하기 식(1)~(3)을 충족시키는 마그네슘 합금 주조물을 만들며, 상기 마그네슘 합금 주조물에 소성 가공을 행해서 소성 가공물을 만들고, 상기 소성 가공물에 열처리를 행한 후의 소성 가공물은, 상온에서 hcp구조 마그네슘상 및 장주기 적층구조상을 갖는 것을 특징으로 하는 고강도 고인성 마그네슘 합금.
    (1)0.2≤a≤3.0
    (2)0.2≤b≤5.0
    (3)2a-3≤b
  8. 제4항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 hcp구조 마그네슘상의 전위밀도에 비해 상기 장주기 적층구조상의 전위밀도가 1자리수이상 작은 것을 특징으 로 하는 고강도 고인성 마그네슘 합금.
  9. 제4항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 장주기 적층구조상의 결정입자의 체적분률이 5%이상인 것을 특징으로 하는 고강도 고인성 마그네슘 합금.
  10. 제4항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 소성 가공물은 Mg와 희토류 원소의 화합물, Mg와 Zn의 화합물, Zn과 희토류 원소의 화합물 및 Mg와 Zn과 희토류 원소의 화합물로 이루어지는 석출물군으로부터 선택되는 1종류이상의 석출물을 갖고 있는 것을 특징으로 하는 고강도 고인성 마그네슘 합금.
  11. 제10항에 있어서, 상기 1종류이상의 석출물의 합계 체적분률은 0%초과 40%이하인 것을 특징으로 하는 고강도 고인성 마그네슘 합금.
  12. 제4항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 소성 가공은 압연, 압출, ECAE, 인발가공, 단조, 프레스, 전조, 구부림, FSW 가공 및 이들의 반복가공 중 하나이상을 행하는 것임을 특징으로 하는 고강도 고인성 마그네슘 합금.
  13. 제4항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 소성 가공을 행했을 때의 총변형량은 15이하인 것을 특징으로 하는 고강도 고인성 마그네슘 합금.
  14. 제4항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 소성 가공을 행했을 때의 총변형량은 10이하인 것을 특징으로 하는 고강도 고인성 마그네슘 합금.
  15. 제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 Mg에 Y 및/또는 Gd를 합계로 y원자% 함유하고, y는 하기 식(4) 및 (5)를 충족시키는 것을 특징으로 하는 고강도 고인성 마그네슘 합금.
    (4)0≤y≤4.8
    (5)0.2≤b+y≤5.0
  16. 제1항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 Mg에 Yb, Tb, Sm 및 Nd로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종이상의 원소를 합계로 c원자% 함유하고, c는 하기 식(4) 및 (5)를 충족시키는 것을 특징으로 하는 고강도 고인성 마그네슘 합금.
    (4)0≤c≤3.0
    (5)0.2≤b+c≤6.0
  17. 제1항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 Mg에 La, Ce, Pr, Eu 및 Mm으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종이상의 원소를 합계로 c원자% 함유하고, c는 하기 식(4) 및 (5)를 충족시키는 것을 특징으로 하는 고강도 고인성 마그네슘 합금.
    (4)0≤c≤3.0
    (5)0.2≤b+c≤6.0
  18. 제1항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 Mg에 Yb, Tb, Sm 및 Nd로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종이상의 원소를 합계로 c원자% 함유하고, La, Ce, Pr, Eu 및 Mm으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종이상의 원소를 합계로 d원자% 함유하며, c 및 d는 하기 식(4)~(6)을 충족시키는 것을 특징으로 하는 고강도 고인성 마그네슘 합금.
    (4)0≤c≤3.0
    (5)0≤d≤3.0
    (6)0.2≤b+c+d≤6.0
  19. Zn을 a원자% 함유하고, Dy, Ho 및 Er로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종이상의 원소를 합계로 b원자% 함유하며, 잔부가 Mg로 이루어지고, a와 b는 하기 식(1)~(3)을 충족시키는 것을 특징으로 하는 고강도 고인성 마그네슘 합금.
    (1)0.1≤a≤5.0
    (2)0.1≤b≤5.0
    (3)0.5a-0.5≤b
  20. Zn을 a원자% 함유하고, Dy, Ho 및 Er로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상의 원소를 합계로 b원자% 함유하며, 잔부가 Mg로 이루어지고, a와 b는 하기 식(1)~(3)을 충족시키는 것을 특징으로 하는 고강도 고인성 마그네슘 합금.
    (1)0.1≤a≤3.0
    (2)0.1≤b≤5.0
    (3)2a-3≤b
  21. 제19항 또는 제20항에 있어서, 상기 고강도 고인성 마그네슘 합금이 마그네슘 합금 주조물을 절삭한 후에 소성 가공을 행한 것임을 특징으로 하는 고강도 고인성 마그네슘 합금.
  22. Zn을 a원자% 함유하고, Dy, Ho 및 Er로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종이상의 원소를 합계로 b원자% 함유하며, 잔부가 Mg로 이루어지고, a와 b는 하기 식(1)~(3)을 충족시키는 마그네슘 합금 주조물을 만들며, 상기 마그네슘 합금 주조물을 절삭함으로써 칩형상의 주조물을 만들고, 상기 주조물을 소성 가공에 의해 고화한 소성 가공물은, 상온에서 hcp구조 마그네슘상 및 장주기 적층구조상을 갖는 것을 특징으로 하는 고강도 고인성 마그네슘 합금.
    (1)0.1≤a≤5.0
    (2)0.1≤b≤5.0
    (3)0.5a-0.5≤b
  23. Zn을 a원자% 함유하고, Dy, Ho 및 Er로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종이상의 원소를 합계로 b원자% 함유하며, 잔부가 Mg로 이루어지고, a와 b는 하기 식(1)~(3)을 충족시키는 마그네슘 합금 주조물을 만들며, 상기 마그네슘 합금 주조물을 절삭함으로써 칩형상의 주조물을 만들고, 상기 주조물을 소성 가공에 의해 고화한 소성 가공물은, 상온에서 hcp구조 마그네슘상 및 장주기 적층구조상을 갖는 것을 특징으로 하는 고강도 고인성 마그네슘 합금.
    (1)0.1≤a≤3.0
    (2)0.1≤b≤5.0
    (3)2a-3≤b
  24. Zn을 a원자% 함유하고, Dy, Ho 및 Er로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종이상의 원소를 합계로 b원자% 함유하며, 잔부가 Mg로 이루어지고, a와 b는 하기 식(1)~(3)을 충족시키는 마그네슘 합금 주조물을 만들며, 상기 마그네슘 합금 주조물을 절삭함으로써 칩형상의 주조물을 만들고, 상기 주조물을 소성 가공에 의해 고화한 소성 가공물을 만들며, 상기 소성 가공물에 열처리를 행한 후의 소성 가공물은, 상온에서 hcp구조 마그네슘상 및 장주기 적층구조상을 갖는 것을 특징으로 하는 고강도 고인성 마그네슘 합금.
    (1)0.1≤a≤5.0
    (2)0.1≤b≤5.0
    (3)0.5a-0.5≤b
  25. Zn을 a원자% 함유하고, Dy, Ho 및 Er로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종이상의 원소를 합계로 b원자% 함유하며, 잔부가 Mg로 이루어지고, a와 b는 하기 식(1)~(3)을 충족시키는 마그네슘 합금 주조물을 만들며, 상기 마그네슘 합금 주조물을 절삭함으로써 칩형상의 주조물을 만들고, 상기 주조물을 소성 가공에 의해 고화한 소성 가공물을 만들며, 상기 소성 가공물에 열처리를 행한 후의 소성 가공물은, 상온에서 hcp구조 마그네슘상 및 장주기 적층구조상을 갖는 것을 특징으로 하는 고강도 고인성 마그네슘 합금.
    (1)0.1≤a≤3.0
    (2)0.1≤b≤5.0
    (3)2a-3≤b
  26. 제22항 내지 제25항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 hcp구조 마그네슘상의 평균입경이 0.1㎛이상인 것을 특징으로 하는 고강도 고인성 마그네슘 합금.
  27. 제22항 내지 제26항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 hcp구조 마그네슘상의 전위밀도에 비해 상기 장주기 적층구조상의 전위밀도가 1자리수이상 작은 것을 특징으로 하는 고강도 고인성 마그네슘 합금.
  28. 제22항 내지 제27항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 장주기 적층구조상의 결 정입자의 체적분률이 5%이상인 것을 특징으로 하는 고강도 고인성 마그네슘 합금.
  29. 제22항 내지 제28항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 소성 가공물은 Mg와 희토류 원소의 화합물, Mg와 Zn의 화합물, Zn과 희토류 원소의 화합물 및 Mg와 Zn과 희토류 원소의 화합물로 이루어지는 석출물군으로부터 선택되는 1종류이상의 석출물을 갖고 있는 것을 특징으로 하는 고강도 고인성 마그네슘 합금.
  30. 제29항에 있어서, 상기 1종류이상의 석출물의 합계 체적분률이 0%초과 40%이하인 것을 특징으로 하는 고강도 고인성 마그네슘 합금.
  31. 제22항 내지 제30항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 소성 가공은 압연, 압출, ECAE, 인발가공, 단조, 프레스, 전조, 구부림, FSW 가공 및 이들의 반복가공 중 하나이상을 행하는 것임을 특징으로 하는 고강도 고인성 마그네슘 합금.
  32. 제22항 내지 제31항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 소성 가공을 행했을 때의 총변형량은 15이하인 것을 특징으로 하는 고강도 고인성 마그네슘 합금.
  33. 제22항 내지 제31항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 소성 가공을 행했을 때의 총변형량은 10이하인 것을 특징으로 하는 고강도 고인성 마그네슘 합금.
  34. 제19항 내지 제33항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 Mg에 Y 및/또는 Gd를 합계로 y원자% 함유하고, y는 하기 식(4) 및 (5)를 충족시키는 것을 특징으로 하는 고강도 고인성 마그네슘 합금.
    (4)0≤y≤4.9
    (5)0.1≤b+y≤5.0
  35. 제19항 내지 제34항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 Mg에 Yb, Tb, Sm 및 Nd로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종이상의 원소를 합계로 c원자% 함유하고, c는 하기 식(4) 및 (5)를 충족시키는 것을 특징으로 하는 고강도 고인성 마그네슘 합금.
    (4)0≤c≤3.0
    (5)0.1≤b+c≤6.0
  36. 제19항 내지 제34항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 Mg에 La, Ce, Pr, Eu 및 Mm으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종이상의 원소를 합계로 c원자% 함유하고, c는 하기 식(4) 및 (5)를 충족시키는 것을 특징으로 하는 고강도 고인성 마그네슘 합금.
    (4)0≤c≤3.0
    (5)0.1≤b+c≤6.0
  37. 제19항 내지 제34항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 Mg에 Yb, Tb, Sm 및 Nd로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종이상의 원소를 합계로 c원자% 함유하고, La, Ce, Pr, Eu 및 Mm으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종이상의 원소를 합계로 d원자% 함유하며, c 및 d는 하기 식(4)~(6)을 충족시키는 것을 특징으로 하는 고강도 고인성 마그네슘 합금.
    (4)0≤c≤3.0
    (5)0≤d≤3.0
    (6)0.1≤b+c+d≤6.0
  38. 제1항 내지 제37항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 Mg에 Al, Th, Ca, Si, Mn, Zr, Ti, Hf, Nb, Ag, Sr, Sc, B, C, Sn, Au, Ba, Ge, Bi, Ga, In, Ir, Li, Pd, Sb 및 V로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종이상의 원소를 합계로 0원자%초과 2.5원자%이하 함유하는 것을 특징으로 하는 고강도 고인성 마그네슘 합금.
  39. Zn을 a원자% 함유하고, Dy, Ho 및 Er로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종이상의 원소를 합계로 b원자% 함유하며, 잔부가 Mg로 이루어지고, a와 b는 하기 식(1)~(3)을 충족시키는 마그네슘 합금 주조물을 만드는 공정;및
    상기 마그네슘 합금에 소성 가공을 행함으로써 소성 가공물을 만드는 공정을 구비하는 것을 특징으로 하는 고강도 고인성 마그네슘 합금의 제조방법.
    (1)0.2≤a≤5.0
    (2)0.2≤b≤5.0
    (3)0.5a-0.5≤b
  40. Zn을 a원자% 함유하고, Dy, Ho 및 Er로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종이상의 원소를 합계로 b원자% 함유하며, 잔부가 Mg로 이루어지고, a와 b는 하기 식(1)~(3)을 충족시키는 마그네슘 합금 주조물을 만드는 공정;및
    상기 마그네슘 합금에 소성 가공을 행함으로써 소성 가공물을 만드는 공정을 구비하는 것을 특징으로 하는 고강도 고인성 마그네슘 합금의 제조방법.
    (1)0.2≤a≤3.0
    (2)0.2≤b≤5.0
    (3)2a-3≤b
  41. 제39항 또는 제40항에 있어서, 상기 마그네슘 합금 주조물은 hcp구조 마그네슘상 및 장주기 적층구조상을 갖는 것을 특징으로 하는 고강도 고인성 마그네슘 합금의 제조방법.
  42. 제30항 내지 제41항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 Mg에 Yb, Tb, Sm 및 Nd로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종이상의 원소를 합계로 c원자% 함유하고, c는 하기 식(4) 및 (5)를 충족시키는 것을 특징으로 하는 고강도 고인성 마그네슘 합금의 제조방법.
    (4)0≤c≤3.0
    (5)0.2≤b+c≤6.0
  43. 제40항 내지 제42항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 Mg에 La, Ce, Pr, Eu, Mm 및 Gd로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종이상의 원소를 합계로 c원자% 함유하고, c는 하기 식(4) 및 (5)를 충족시키는 것을 특징으로 하는 고강도 고인성 마그네슘 합금의 제조방법.
    (4)0≤c≤3.0
    (5)0.2≤b+c≤6.0
  44. 제39항 내지 제41항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 Mg에 Yb, Tb, Sm 및 Nd로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종이상의 원소를 합계로 c원자% 함유하고, La, Ce, Pr, Eu, Mm 및 Gd로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종이상의 원소를 합계로 d원자% 함유하며, c 및 d는 하기 식(4)~(6)을 충족시키는 것을 특징으로 하는 고강도 고인성 마그네슘 합금의 제조방법.
    (4)0≤c≤3.0
    (5)0≤d≤3.0
    (6)0.2≤b+c+d≤6.0
  45. Zn을 a원자% 함유하고, Dy, Ho 및 Er로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상의 원소를 합계로 b원자% 함유하며, 잔부가 Mg로 이루어지고, a와 b는 하기 식(1)~(3)을 충족시키는 마그네슘 합금 주조물을 만드는 공정;
    상기 마그네슘 합금을 절삭함으로써 칩형상의 절삭물을 만드는 공정;및
    상기 절삭물에 소성 가공에 의한 고화를 행함으로써 소성 가공물을 만드는 공정을 구비하는 것을 특징으로 하는 고강도 고인성 마그네슘 합금의 제조방법.
    (1)0.1≤a≤5.0
    (2)0.1≤b≤5.0
    (3)0.5a-0.5≤b
  46. Zn을 a원자% 함유하고, Dy, Ho 및 Er로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종이상의 원소를 합계로 b원자% 함유하며, 잔부가 Mg로 이루어지고, a와 b는 하기 식(1)~(3)을 충족시키는 마그네슘 합금 주조물을 만드는 공정;
    상기 마그네슘 합금을 절삭함으로써 칩형상의 절삭물을 만드는 공정;및
    상기 절삭물에 소성 가공에 의한 고화를 행함으로써 소성 가공물을 만드는 공정을 구비하는 것을 특징으로 하는 고강도 고인성 마그네슘 합금의 제조방법.
    (1)0.1≤a≤3.0
    (2)0.1≤b≤5.0
    (3)2a-3≤b
  47. 제46항 또는 제47항에 있어서, 상기 마그네슘 합금 주조물은 hcp구조 마그네 슘상 및 장주기 적층구조상을 갖는 것을 특징으로 하는 고강도 고인성 마그네슘 합금의 제조방법.
  48. 제45항 내지 제47항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 Mg에 Yb, Tb, Sm 및 Nd로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종이상의 원소를 합계로 c원자% 함유하고, c는 하기 식(4) 및 (5)를 충족시키는 것을 특징으로 하는 고강도 고인성 마그네슘 합금의 제조방법.
    (4)0≤c≤3.0
    (5)0.1≤b+c≤6.0
  49. 제45항 내지 제47항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 Mg에 La, Ce, Pr, Eu, Mm 및 Gd로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종이상의 원소를 합계로 c원자% 함유하고, c는 하기 식(4) 및 (5)를 충족시키는 것을 특징으로 하는 고강도 고인성 마그네슘 합금의 제조방법.
    (4)0≤c≤3.0
    (5)0.1≤b+c≤6.0
  50. 제45항 내지 제47항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 Mg에 Yb, Tb, Sm 및 Nd로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종이상의 원소를 합계로 c원자% 함유하고, La, Ce, Pr, Eu, Mm 및 Gd로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종이상의 원소를 합계로 d원자% 함유하며, c 및 d는 하기 식(4)~(6)을 충족시키는 것을 특징으로 하는 고강도 고인성 마그네슘 합금의 제조방법.
    (4)0≤c≤3.0
    (5)0≤d≤3.0
    (6)0.1≤b+c+d≤6.0
  51. 제39항 내지 제50항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 Mg에 Al, Th, Ca, Si, Mn, Zr, Ti, Hf, Nb, Ag, Sr, Sc, B, C, Sn, Au, Ba, Ge, Bi, Ga, In, Ir, Li, Pd, Sb 및 V로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종이상의 원소를 합계로 0원자%초과 2.5원자%이하 함유하는 것을 특징으로 하는 고강도 고인성 마그네슘 합금의 제조방법.
  52. 제39항 내지 제51항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 소성 가공은 압연, 압출, ECAE, 인발가공, 단조, 프레스, 전조, 구부림, FSW 가공 및 이들의 반복가공 중 하나이상을 행하는 것임을 특징으로 하는 고강도 고인성 마그네슘 합금의 제조방법.
  53. 제39항 내지 제52항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 소성 가공을 행할 때의 총변형량은 15이하인 것을 특징으로 하는 고강도 고인성 마그네슘 합금.
  54. 제39항 내지 제52항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 소성 가공을 행할 때의 총변형량은 10이하인 것을 특징으로 하는 고강도 고인성 마그네슘 합금.
  55. 제39항 내지 제54항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 소성 가공물을 만드는 공정 뒤에, 상기 소성 가공물에 열처리를 행하는 공정을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 고강도 고인성 마그네슘 합금의 제조방법.
  56. 제55항에 있어서, 상기 열처리의 조건은 200℃이상 500℃미만에서 10분이상24시간미만인 것을 특징으로 하는 고강도 고인성 마그네슘 합금의 제조방법.
  57. 제39항 내지 제56항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 소성 가공을 행한 후의 마그네슘 합금에 있어서의 hcp구조 마그네슘상의 전위밀도는 장주기 적층구조상의 전위밀도에 비해서 1자리수이상 큰 것을 특징으로 하는 고강도 고인성 마그네슘 합금의 제조방법.
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