KR20060135990A - Non heat treatable high ductility aluminum cast alloys and manufacturing method thereof - Google Patents
Non heat treatable high ductility aluminum cast alloys and manufacturing method thereof Download PDFInfo
- Publication number
- KR20060135990A KR20060135990A KR1020050055039A KR20050055039A KR20060135990A KR 20060135990 A KR20060135990 A KR 20060135990A KR 1020050055039 A KR1020050055039 A KR 1020050055039A KR 20050055039 A KR20050055039 A KR 20050055039A KR 20060135990 A KR20060135990 A KR 20060135990A
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- less
- aluminum
- alloy
- main alloy
- heat treatment
- Prior art date
Links
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 54
- 239000000956 alloy Substances 0.000 title claims abstract description 54
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 40
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminum Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 38
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 15
- REDXJYDRNCIFBQ-UHFFFAOYSA-N aluminium(3+) Chemical class [Al+3] REDXJYDRNCIFBQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 50
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 22
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 22
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 18
- 238000005266 casting Methods 0.000 claims abstract description 17
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 claims abstract description 13
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims abstract description 11
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 claims abstract description 9
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 8
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 claims abstract description 8
- 229910052790 beryllium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 6
- 238000007872 degassing Methods 0.000 claims abstract description 6
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims abstract description 6
- 230000005587 bubbling Effects 0.000 claims abstract description 5
- 229910052748 manganese Inorganic materials 0.000 claims abstract description 5
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 5
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims abstract description 5
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 5
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 4
- 229910018134 Al-Mg Inorganic materials 0.000 claims abstract description 3
- 229910018131 Al-Mn Inorganic materials 0.000 claims abstract description 3
- 229910018125 Al-Si Inorganic materials 0.000 claims abstract description 3
- 229910018137 Al-Zn Inorganic materials 0.000 claims abstract description 3
- 229910018182 Al—Cu Inorganic materials 0.000 claims abstract description 3
- 229910018467 Al—Mg Inorganic materials 0.000 claims abstract description 3
- 229910018461 Al—Mn Inorganic materials 0.000 claims abstract description 3
- 229910018520 Al—Si Inorganic materials 0.000 claims abstract description 3
- 229910018575 Al—Ti Inorganic materials 0.000 claims abstract description 3
- 229910018573 Al—Zn Inorganic materials 0.000 claims abstract description 3
- 229910018167 Al—Be Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 238000005336 cracking Methods 0.000 claims description 2
- 238000002844 melting Methods 0.000 claims description 2
- 238000002347 injection Methods 0.000 claims 1
- 239000007924 injection Substances 0.000 claims 1
- 239000000463 material Substances 0.000 abstract description 16
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 description 32
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 description 29
- FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N magnesium Chemical compound [Mg] FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 27
- 239000011701 zinc Substances 0.000 description 16
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N iron Substances [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 14
- -1 aluminum-magnesium Chemical compound 0.000 description 12
- HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N zinc Chemical compound [Zn] HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- 229910000838 Al alloy Inorganic materials 0.000 description 8
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 8
- 230000003247 decreasing Effects 0.000 description 6
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 6
- 239000011572 manganese Substances 0.000 description 6
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 6
- 229910000861 Mg alloy Inorganic materials 0.000 description 5
- 229910000979 O alloy Inorganic materials 0.000 description 4
- 238000005275 alloying Methods 0.000 description 4
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 4
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 4
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 4
- 238000009864 tensile test Methods 0.000 description 3
- ATBAMAFKBVZNFJ-UHFFFAOYSA-N beryllium(0) Chemical compound [Be] ATBAMAFKBVZNFJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 2
- 238000004512 die casting Methods 0.000 description 2
- 239000000155 melt Substances 0.000 description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 description 2
- 230000000704 physical effect Effects 0.000 description 2
- 238000005204 segregation Methods 0.000 description 2
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 2
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- WGACMNAUEGCUHG-VYBOCCTBSA-N (2S)-2-[[(2S)-2-[[(2S)-2-acetamidopropanoyl]amino]propanoyl]amino]-N-[(2S)-6-amino-1-[[(2S)-1-[(2S)-2-[[(2S)-1-[[(2S)-5-amino-1-[[(2S)-1-[[(2S)-1-[[(2S)-6-amino-1-[[(2S)-1-amino-3-(4-hydroxyphenyl)-1-oxopropan-2-yl]amino]-1-oxohexan-2-yl]amino]-3-hydroxy- Chemical compound CC(=O)N[C@@H](C)C(=O)N[C@@H](C)C(=O)N[C@@H](CCC(N)=O)C(=O)N[C@@H](CCCCN)C(=O)N[C@@H](CCCN=C(N)N)C(=O)N1CCC[C@H]1C(=O)N[C@@H](CO)C(=O)N[C@@H](CCC(N)=O)C(=O)N[C@@H](CCCN=C(N)N)C(=O)N[C@@H](CO)C(=O)N[C@@H](CCCCN)C(=O)N[C@H](C(N)=O)CC1=CC=C(O)C=C1 WGACMNAUEGCUHG-VYBOCCTBSA-N 0.000 description 1
- 238000003723 Smelting Methods 0.000 description 1
- 229910010038 TiAl Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000032683 aging Effects 0.000 description 1
- 230000001914 calming Effects 0.000 description 1
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 1
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- 239000004615 ingredient Substances 0.000 description 1
- 238000009114 investigational therapy Methods 0.000 description 1
- PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N manganese Chemical compound [Mn] PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000010899 nucleation Methods 0.000 description 1
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 1
- 238000007711 solidification Methods 0.000 description 1
- 230000000087 stabilizing Effects 0.000 description 1
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 1
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000004642 transportation engineering Methods 0.000 description 1
Images
Abstract
본 발명은 비열처리형 고연성 알루미늄 주조합금 및 그 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a non-heat treatment type high ductility aluminum main alloy and its manufacturing method.
이를 위해, 본 발명은 중량%로, Mg:4.0~4.8%, Zn:0.5~0.7%, Mn:0.5% 이하, Ti:0.25% 이하, Fe:0.2% 이하, Si:0.2% 이하, Cu:0.1% 이하, Be:0.005% 이하 및 잔부 Al로 성분조성을 이루도록 하고, 이 성분조성을 얻기 위해 전기로에서 Al-Mg, Al-Zn, Al-Mn, Al-Ti, Al-Si, Al-Cu, Al-Be 및 순수 알루미늄 잉곳을 한꺼번에 용해하여 원하는 화학성분을 갖는 합금을 마련하는 단계와; 전기로를 통해 완전히 용융된 용탕을 5~15분 동안 아르곤 가스로 버블링시켜 개재물 제어 및 탈가스시키는 단계와; 탈가스된 용탕을 진정시킨 후 700~750℃의 온도에서 금형에 주입하는 단계와; 주조 완료후 자동차용 부품 소재에 적당한 알루미늄 주조합금으로 가공하는 단계를 통해 비열처리형 고연성 알루미늄 주조합금을 제조할 수 있게 된다.To this end, the present invention is by weight, Mg: 4.0 ~ 4.8%, Zn: 0.5 ~ 0.7%, Mn: 0.5% or less, Ti: 0.25% or less, Fe: 0.2% or less, Si: 0.2% or less, Cu: The composition of the composition is 0.1% or less, Be: 0.005% or less and the balance Al, and in order to obtain this composition, Al-Mg, Al-Zn, Al-Mn, Al-Ti, Al-Si, Al-Cu, Al Dissolving the Be and pure aluminum ingots all at once to form an alloy having the desired chemical composition; Bubbling completely melted molten metal through an electric furnace with argon gas for 5 to 15 minutes to control inclusions and degassing; Injecting the molten degassed metal into a mold at a temperature of 700 to 750 ° C .; After the casting is completed, by processing the aluminum main alloy suitable for the automotive parts material, it is possible to manufacture a non-heat treatment type high ductility aluminum main alloy.
본 발명에 따르면, 알루미늄 주조합금을 주조상태에서도 16% 이상 높은 연신율과 260MPa 이상의 높은 인장강도를 동시에 갖출 수 있도록 함으로써 각종 자동차용 부품 소재로 용이하게 활용할 수 있고, 나아가 주조시 열처리를 거치지 않음으로써 제조비용이 저렴하고, 제조가 용이하며, 궁극적으로 자동차 자체의 무게를 감소시킬 수 있게 된다.According to the present invention, the aluminum main alloy can be easily used as a variety of automotive parts by making it possible to simultaneously have a high elongation of 16% or more and a high tensile strength of 260 MPa or more even in the casting state, and is manufactured by not undergoing heat treatment during casting. It is inexpensive, easy to manufacture, and ultimately reduces the weight of the car itself.
Description
도 1은 본 발명 주조합금의 인장강도와 연신율을 결정하는 마그네슘의 최적 성분함량을 추적하는 그래프,1 is a graph for tracking the optimum component content of magnesium to determine the tensile strength and elongation of the main alloy of the present invention,
도 2는 본 발명 주조합금의 인장강도와 연신율을 결정하는 마그네슘의 성분함량 대비 이에 영향을 미치는 주된 성분인 아연의 최적 성분함량을 추적하는 그래프,2 is a graph for tracking the optimum component content of zinc, which is a major component influencing this, compared to the component content of magnesium to determine the tensile strength and elongation of the main alloy of the present invention;
도 3은 본 발명에 따른 주조합금의 미세조직 사진,3 is a microstructure photograph of the main alloy according to the present invention,
도 4는 본 발명에 따른 주조합금의 인장시험후 파단면을 주사전자현미경으로 관찰한 사진.Figure 4 is a photograph of the fracture surface after the tensile test of the main alloy according to the present invention by scanning electron microscope.
본 발명은 비열처리형 고연성 알루미늄 주조합금 및 그 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 기존 고연성 알루미늄 주조 합금에 비하여 주조상태에서도 강도의 큰 저하없이 연성을 향상시킨 비열처리형 고연성 알루미늄 주조합금 및 그 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a non-heat treatment type high ductility aluminum main alloy and a method for manufacturing the same. An alloy and a method of manufacturing the same.
일반적으로, 알루미늄 주조합금은 그 경량성으로 인해 각종 수송기기, 항공기 부품, 방산용 부품, 산업용 부품으로 크게 각광받고 있으며, 우주 항공기용 부품으로 하우징, 실린더헤드 및 피스톤, 터빈 임펠러, 미사일 핀(Fin), 랜딩기어 하우징, 냉각팬 등 다양한 부품의 제조에 사용되고 있다.In general, the aluminum main alloy has been widely spotlighted for various transportation equipment, aircraft parts, defense parts, and industrial parts because of its light weight, and as aerospace parts, housing, cylinder head and piston, turbine impeller, and missile fin (Fin) ), It is used for manufacturing various parts such as landing gear housing and cooling fan.
특히, 최근에는 자동차용 부품으로 활용됨으로써 자체 중량 감소에 의한 연비 향상을 기대할 수 있어 엔진 부품이나 현가장치, 휠, 핸들 등 다양한 부품에 알루미늄 주조합금이 적용되고 있다.In particular, in recent years, as it is used as an automotive component, it is possible to expect an improvement in fuel efficiency by reducing its own weight. Therefore, aluminum main alloys have been applied to various parts such as engine parts, suspension devices, wheels, handles, and the like.
그러나, 주조법을 통해 제조된 알루미늄 합금은 가공재에 비해 복잡한 형상을 갖는 부품에 적합하게 사용될 수 있지만 낮은 연성 때문에 높은 연성을 요구하는 부품으로 사용하기에는 부적절한 단점을 가진다.However, the aluminum alloy produced by the casting method can be suitably used for parts having a complicated shape compared to the workpiece, but has a disadvantage of being inadequate for use in parts requiring high ductility due to low ductility.
예컨대, 알루미늄 주조합금 중에서 가장 연성이 높은 합금은 알루미늄-마그네슘계 합금이며, 이중 상용화된 대표적인 고연성 알루미늄 합금으로 AC7A(KS 규격), 513.0(ASTM 규격), 515.0(ASTM 규격) 등이 있기는 하지만 하기 표 1에서와 같이 이들은 연신율이 낮은 편이다.For example, the most ductile alloy among aluminum main alloys is aluminum-magnesium alloy, and the most commonly used high ductility aluminum alloys include AC7A (KS standard), 513.0 (ASTM standard) and 515.0 (ASTM standard). As shown in Table 1 below, they have a low elongation.
(상기 표 1에서 성분함량은 모두 중량%이다)(The ingredient content in Table 1 is all in weight percent)
상기 표 1에서와 같이, 이들 고연성 알루미늄 주조합금은 그 인장강도 및 연신율이 AC7A:210MPa,12%; 513.0:276MPa(항복강도:152MPa),10%; 515.0:283MPa,10%의 값을 갖지만 충분한 연성을 요구하는 자동차용 소재로는 부적합하였다.As shown in Table 1, these high ductility aluminum main alloys have a tensile strength and elongation of AC7A: 210 MPa, 12%; 513.0: 276 MPa (yield strength: 152 MPa), 10%; The value of 515.0: 283 MPa, 10%, but not suitable for automotive materials requiring sufficient ductility.
즉, 16% 이상의 고연신율을 가지게 되면 차량 충돌시 소재가 파단되지 않고 소성변형됨으로써 탑승자의 안전을 최대한 확보할 수 있기 때문이다.In other words, if a high elongation of 16% or more is obtained, the material is not broken in the event of a vehicle crash and plastic deformation is possible to ensure maximum occupant safety.
특히, 핸들과 같이 운전자와 최근접한 곳에 위치하는 부품일수록 더욱 더 고연성이 요구됨에도 불구하고 종래 주조법에 의한 알루미늄 합금은 그러한 연성을 충족시킬 수 없어 자동차용 소재로 충분히 활용되기 위해서는 아직도 많은 연구가 요구되고 있는 실정이다.In particular, although the parts located closest to the driver such as the steering wheel require higher ductility, much research is still required to be fully utilized for automobile materials because aluminum alloys by the conventional casting method cannot satisfy such ductility. It's happening.
본 발명은 상술한 바와 같은 종래 기술이 갖는 제반 문제점을 감안하여 이를 해결하고자 창출한 것으로, 알루미늄 주조합금중 연신율이 우수한 알루미늄-마그네슘 합금을 모델로 하여 자동차용 부품 소재로 사용되기에 적당할 정도로 충분한 연신율을 가지면서 주조가 용이하고 비용은 저렴하며 충분한 강도를 갖는 그러한 형태의 전혀 새로운 알루미늄 주조합금 및 그 제조방법을 제공함에 그 주된 목적이 있다.The present invention was created in view of the above-described problems of the prior art, and is sufficient to be suitable for use as an automotive component material based on an aluminum-magnesium alloy having excellent elongation in the aluminum main alloy. Its main purpose is to provide an all-new aluminum main alloy of this type with an elongation, which is easy to cast, inexpensive and of sufficient strength, and a process for producing the same.
본 발명은 상기한 기술적 과제를 달성하기 위하여 중량%로, Mg:4.0~4.8%, Zn:0.5~0.7%, Mn:0.5% 이하, Ti:0.25% 이하, Fe:0.2% 이하, Si:0.2% 이하, Cu:0.1% 이하, Be:0.005% 이하 및 잔부 Al로 이루어져 주조상태에서도 인장강도 260MPa 이 상, 항복강도 110MPa 이상, 연신율 16% 이상을 갖는 비열처리형 고연성 알루미늄 주조합금을 제공함에 그 특징이 있다.In the present invention, in order to achieve the above technical problem, by weight%, Mg: 4.0 to 4.8%, Zn: 0.5 to 0.7%, Mn: 0.5% or less, Ti: 0.25% or less, Fe: 0.2% or less, Si: 0.2 It is composed of% or less, Cu: 0.1% or less, Be: 0.005% or less and remainder Al. It has its features.
또한, 본 발명은 알루미늄 주조합금의 용해를 위해 전기로에서 Al-Mg, Al-Zn, Al-Mn, Al-Ti, Al-Si, Al-Cu, Al-Be 및 순수 알루미늄 잉곳을 한꺼번에 용해하여 원하는 화학성분을 갖는 합금을 마련하는 단계와; 전기로를 통해 완전히 용융된 용탕을 5~15분 동안 아르곤 가스로 버블링시켜 개재물 제어 및 탈가스시키는 단계와; 탈가스된 용탕을 진정시킨 후 700~750℃의 온도에서 금형에 주입하는 단계와; 주조 완료후 자동차용 부품 소재에 적당한 알루미늄 주조합금으로 가공하는 단계를 포함하여 이루어지는 비열처리형 고연성 알루미늄 주조합금 제조방법을 제공함에도 그 특징이 있다.In addition, the present invention is to dissolve the Al-Mg, Al-Zn, Al-Mn, Al-Ti, Al-Si, Al-Cu, Al-Be and pure aluminum ingot in the electric furnace in order to dissolve the aluminum main alloy at once Providing an alloy having a chemical composition; Bubbling completely melted molten metal through an electric furnace with argon gas for 5 to 15 minutes to control inclusions and degassing; Injecting the molten degassed metal into a mold at a temperature of 700 to 750 ° C .; It is also characterized by providing a method for manufacturing a non-heat treatment type high ductility aluminum main alloy comprising the step of processing the aluminum main alloy suitable for automotive parts after completion of casting.
이하에서는, 첨부도면을 참고하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예에 대해 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail a preferred embodiment according to the present invention.
본 발명은 알루미늄-마그네슘계 주조합금이 갖는 고연신율이 합금 성분과 주조조건에 의해 결정된다는 사실에 기초하여 연구 개발하게 되었는 바, 기존 고연성 알루미늄 주조합금의 경우 마그네슘, 구리, 규소, 철 등 여러 합금원소의 복합적인 영향 및 주조조건에 의해 주조재의 물성이 결정됨을 확인하였다.The present invention was developed based on the fact that the high elongation of the aluminum-magnesium main alloy is determined by the alloy composition and the casting conditions. In the case of the existing high ductility aluminum main alloy, magnesium, copper, silicon, iron, etc. It was confirmed that the properties of the casting material were determined by the complex effects of the alloying elements and the casting conditions.
그리고, 가장 주된 합금 성분인 마그네슘의 함량이 증가되면 강도는 향상되나 연신율이 감소하므로 연신율을 향상시키기 위해서는 마그네슘의 함량을 낮출 필요가 있으나 그렇게 되면 강도가 저하되게 되므로 나머지 원소들과의 복합적인 상호작용을 통해 강도는 그대로 유지하면서 연신율만 높일 수 있는 최적의 합금 성분 과 조성비율이 필요하였다.In addition, when the content of magnesium, which is the main alloying component, is increased, the strength is improved, but the elongation is decreased. Therefore, the magnesium content needs to be lowered to improve the elongation. Through this, the optimum alloy component and composition ratio were needed to increase the elongation while maintaining the strength as it is.
이에, 다년간의 연구노력 끝에 알루미늄을 기지로 하고, 마그네슘, 아연, 망간, 티타늄, 철, 규소, 구리, 베릴륨의 합금 성분을 포함할 때 인장강도 260MPa 이상, 항복강도 110MPa 이상, 연신율 16% 이상을 갖는 알루미늄 주조합금 개발에 성공하였다.Therefore, based on aluminum after many years of research efforts, when the alloying elements of magnesium, zinc, manganese, titanium, iron, silicon, copper, and beryllium are included, tensile strength of 260 MPa or more, yield strength of 110 MPa or more, and elongation 16% or more Succeeded in developing aluminum main alloy.
본 발명에 따른 알루미늄 주조합금의 성분조성은, 중량%로 알루미늄을 기지로 하고 Mg:4.0~4.8%, Zn:0.5~0.7%, Mn:0.5% 이하, Ti:0.25% 이하, Fe:0.2% 이하, Si:0.2% 이하, Cu:0.1% 이하, Be:0.005% 이하로 이루어진다.The composition of the aluminum main alloy according to the present invention is based on aluminum by weight%, Mg: 4.0 to 4.8%, Zn: 0.5 to 0.7%, Mn: 0.5% or less, Ti: 0.25% or less, Fe: 0.2% Hereafter, the content is made of Si: 0.2% or less, Cu: 0.1% or less, and Be: 0.005% or less.
특히, 본 발명 알루미늄 주조합금의 기계적 성질은 마그네슘의 함량에 의해 크게 영향을 받으므로 마그네슘의 함량 변화에 따른 주조합금의 인장강도, 항복강도, 연신율을 실험하여 도 1의 그래프로 나타내었으며, 그 결과 항복강도는 마그네슘의 함량이 증가할수록 증가하며, 연신율은 마그네슘의 함량이 감소할수록 증가하고, 인장강도는 일정 범위의 마그네슘 함량을 가질 때 증가하는 것을 확인하였다.In particular, since the mechanical properties of the aluminum main alloy of the present invention are greatly affected by the magnesium content, the tensile strength, yield strength, and elongation of the main alloy according to the magnesium content change are shown in the graph of FIG. 1. Yield strength increased with increasing magnesium content, elongation increased with decreasing magnesium content, and tensile strength increased with a certain range of magnesium content.
즉, 인장강도 260MPa 이상, 항복강도 110MPa 이상, 연신율 16% 이상의 물성을 확보하기 위해서는 마그네슘 함량이 4.0~4.8 중량%가 되어야 함을 알 수 있다.That is, it can be seen that the magnesium content should be 4.0 to 4.8% by weight in order to secure physical properties of tensile strength of 260 MPa or more, yield strength of 110 MPa or more and elongation of 16% or more.
나아가, 상기 마그네슘의 함량에 대하여 지대한 영향을 미치는 성분이 아연이므로 이 함량에 따른 아연의 조성범위, 즉 상술한 인장강도, 항복강도, 연신율을 해치지 않는 범위내에서의 최적 첨가될 아연 함량을 조사하기 위하여 마그네슘 함량이 4.0~4.8 중량% 일 때 아연의 첨가량을 변화시키면서 그때 나타나는 인장강도, 항복강도, 연신율을 조사하여 도 2에 나타내었다.Furthermore, since zinc has a significant effect on the content of magnesium, the composition of zinc according to this content, that is, the optimal zinc content to be added within the range of not impairing the above-described tensile strength, yield strength and elongation is investigated. In order to investigate the tensile strength, yield strength, and elongation at that time while varying the amount of zinc added when the magnesium content is 4.0 to 4.8% by weight, the results are shown in FIG. 2.
실험결과, 아연은 마그네슘 함량 대비 0.5~0.7 중량%일 때가 최적이었으며, 나머지 원소들은 부수적인 요인들을 억제하거나 향상시키기 위해 소량 첨가되는 원소들이므로 적정범위내로 첨가하였다.As a result, zinc was 0.5 to 0.7% by weight relative to magnesium content, and the rest of the elements were added in an appropriate range because the elements were added in small amounts to suppress or improve ancillary factors.
이하, 본 발명에 따른 성분조성의 함량을 수치한정하는 사유에 대하여 설명한다.Hereinafter, the reason for numerical limitation of the content of the composition of the present invention will be described.
[Mg:4.0~4.8 중량%][Mg: 4.0-4.8 wt%]
Mg는 알루미늄 합금원소로 첨가되면 내식성과 강도를 향상시킨다.Mg is added to the aluminum alloy element to improve the corrosion resistance and strength.
그러나, 마그네슘 함량이 증가하면 연신율이 감소하고, 용탕의 유동성이 저하되어 주조성이 악화된다.However, when the magnesium content is increased, the elongation is decreased, the fluidity of the molten metal is lowered and the castability is deteriorated.
이와 같은 불리한 점은 마그네슘이 쉽게 산화되어 산화물 형태의 개재물 형성하는데서 기인된다.This disadvantage is due to the easy oxidation of magnesium to form inclusions in the form of oxides.
따라서, 연신율 향상과 주조성 확보를 위해서는 마그네슘의 함량을 제한할 필요가 있으며, 동시에 마그네슘의 산화를 방지하기 위해 미량의 베릴륨 첨가가 요구된다.Therefore, in order to improve elongation and secure castability, it is necessary to limit the content of magnesium, and at the same time, it is required to add a small amount of beryllium to prevent oxidation of magnesium.
결국, 4.0중량% 미만 첨가되게 되면 강도가 급격히 감소되고, 4.8중량%를 초과하게 되면 연신율이 급격히 줄어들기 때문에 상기 조성범위내로 한정함이 바람직하다.As a result, when the addition is less than 4.0% by weight, the strength is drastically reduced, and when it exceeds 4.8% by weight it is preferable to limit within the composition range because the elongation is rapidly reduced.
[Zn:0.5~0.7 중량%][Zn: 0.5-0.7 wt%]
Zn은 이를 단독으로 첨가하였을 경우 알루미늄 주조재의 물성 변화에 큰 영향을 주지 않으나 구리나 마그네슘과 동시에 첨가하게 되면 인공시효 또는 자연시 효에 의해 재료의 기계적 성질을 향상시키게 된다.When added alone, Zn does not significantly affect the physical properties of the aluminum casting, but when added simultaneously with copper or magnesium, the mechanical properties of the material are improved by artificial or natural aging.
따라서, Zn은 구리나 마그네슘의 조성비율에 맞추어 0.5~0.7 중량%로 첨가됨이 바람직하다.Therefore, Zn is preferably added at 0.5 to 0.7% by weight in accordance with the composition ratio of copper or magnesium.
[Mn:0.5 중량% 이하][Mn: 0.5 wt% or less]
Mn은 주조용 알루미늄 합금에서 큰 영향을 미치지 않는다.Mn does not have a great influence on the cast aluminum alloy.
다만, 철 첨가에 의한 부정적인 효과를 상쇄시키기 위하여 Mn이 첨가되며, 본 발명에서는 0.5 중량% 이하로 제한함이 가장 바람직하다.However, Mn is added to counteract the negative effects of iron addition, and the present invention is most preferably limited to 0.5 wt% or less.
[Ti:0.25 중량% 이하][Ti: 0.25 wt% or less]
Ti는 주조용 알루미늄 합금에서 용탕의 응고시 TiAl3를 형성하여 초정 알루미늄의 핵 생성 장소의 역할을 하여 결정립을 미세화시키는 역할을 한다.Ti forms TiAl 3 during solidification of the molten metal in the cast aluminum alloy, and serves as a nucleation site of primary aluminum, thereby miniaturizing grains.
그러나, Ti를 과다 첨가하게 되면 편석을 일으켜 기계적 성질을 저하시키므로 본 발명에서는 0.25 중량% 이하로 제한함이 바람직하다.However, excessive addition of Ti causes segregation and lowers mechanical properties, so it is preferable to limit the content to 0.25% by weight or less.
[Fe:0.2 중량% 이하][Fe: 0.2 wt% or less]
Fe는 다이캐스팅 공정중에 금형과 용탕의 소착을 방지하는 역할을 하므로 다이캐스팅용 알루미늄 합금에서는 전형적으로 첨가된다.Fe is typically added in die casting aluminum alloys because it serves to prevent the smelting of the mold and the melt during the die casting process.
하지만, 철의 함량이 증가되면 합금의 연신율을 감소시키므로 본 발명에서는 0.2 중량% 이하로 제한함이 특히 바람직하다.However, when the iron content is increased, the elongation of the alloy is reduced, so it is particularly preferable to limit it to 0.2 wt% or less.
[Si:0.2 중량% 이하][Si: 0.2 wt% or less]
Si는 주조용 알루미늄 합금에서 주조성의 향상과 기계적 성질의 개선에 기여 하지만 알루미늄-마그네슘 합금에서 Si의 첨가는 강도 증진없이 연신율을 감소시키게 된다.Si contributes to the improvement of castability and mechanical properties in cast aluminum alloys, but the addition of Si in aluminum-magnesium alloys reduces the elongation without increasing the strength.
나아가, 미량으로 첨가시키게 되면 주조성이 전혀 향상되지 않으므로 본 발명에서는 Si의 함량을 0.2 중량% 이하로 한정함이 바람직하다.In addition, since the castability does not improve at all when added in a small amount, it is preferable to limit the content of Si to 0.2% by weight or less.
[Cu:0.1 중량% 이하][Cu: 0.1 wt% or less]
Cu는 강도 향상을 위해 첨가하는 원소이기는 하지만 Si와 동시에 첨가하게 되면 연신율을 크게 감소시키게 되므로 본 발명에서는 0.1 중량% 이하로 한정함이 바람직하다.Although Cu is an element added to improve strength, when added simultaneously with Si, the elongation is greatly reduced, so it is preferably limited to 0.1 wt% or less in the present invention.
[Be:0.005 중량% 이하][Be: 0.005 wt% or less]
Be는 주조용 알루미늄-마그네슘 합금에서 마그네슘의 산화를 방지하기 위하여 첨가된다.Be is added to prevent oxidation of magnesium in the cast aluminum-magnesium alloy.
특히, Be는 소량 첨가에 의해서도 산화물이 용탕 표면에 형성되어 마그네슘 산화에 의한 손실을 줄이는 작용을 하게 된다.Particularly, Be forms an oxide on the surface of the molten metal even by a small amount, thereby reducing the loss caused by magnesium oxidation.
이때. Be의 첨가량은 합금내 마그네슘의 함량에 의해 결정되며, 본 발명에서는 마그네슘이 4.0~4.8 중량%의 함량을 가지므로 최대 0.005 중량% 이하로 첨가되어야 한다.At this time. The addition amount of Be is determined by the content of magnesium in the alloy, and in the present invention, since magnesium has a content of 4.0 to 4.8% by weight, it should be added up to 0.005% by weight or less.
이하에서는, 상술한 바와 같은 조성을 갖는 알루미늄 주조합금을 제조하는 방법에 대하여 설명하기로 한다.Hereinafter, a method of manufacturing the aluminum main alloy having the composition as described above will be described.
먼저, 알루미늄 주조합금의 용해를 위해 전기로에서 알루미늄-마그네슘, 알루미늄-아연, 알루미늄-망간, 알루미늄-티타늄, 알루미늄-규소, 알루미늄-구리, 알 루미늄-베릴륨 및 순수 알루미늄 잉곳을 전체의 합이 목표 성분에 이르도록 회수율을 고려하여 계산된 양만큼 장입하여 한꺼번에 용해하여 원하는 화학성분을 갖는 합금을 마련하는 단계를 거치게 된다.First, in order to dissolve the aluminum main alloy, the total sum of the aluminum-magnesium, aluminum-zinc, aluminum-manganese, aluminum-titanium, aluminum-silicon, aluminum-copper, aluminum-beryllium, and pure aluminum ingots is added to the target components. Charged by the amount calculated in consideration of the recovery rate to be dissolved at once to go through the step of preparing an alloy having the desired chemical composition.
이때, 철은 순수 알루미늄 잉곳에 불순물로 이미 포함되어 있으므로 특별히 준비할 필요는 없다.At this time, since iron is already included as an impurity in pure aluminum ingots, there is no need to prepare in particular.
상기 전기로의 용해 단계를 거쳐 완전히 용해된 용탕은 개재물 제어 및 탈가스를 위하여 약 5에서 15분 동안 아르곤 가스를 주입시켜 버블링시키는 단계를 거치게 된다. 여기서 버블링 시간이 5분 이하 일때 탈가스가 완전하지 않아 최종 잉곳의 연신율이 목표치에 이르지 못함을 확인하였고, 15분 이상이 되면 더 이상 탈가스의 효과가 상승하지 않음을 확인한 바, 버블링 시간은 5~15분으로 한정함이 바람직하다.The molten melted completely through the melting step of the electric furnace is subjected to bubbling by injecting argon gas for about 5 to 15 minutes for inclusion control and degassing. Here, when the bubbling time was less than 5 minutes, the degassing was not complete and the elongation of the final ingot did not reach the target value. After 15 minutes or more, the effect of the degassing was no longer increased. It is preferable to limit to 5-15 minutes.
이후, 약 5~10분간 용탕을 진정시키고, 약 700~750℃의 온도에서 용탕을 금형에 주입하는 단계를 거치게 된다. Thereafter, the molten metal is cooled for about 5 to 10 minutes, and the molten metal is injected into the mold at a temperature of about 700 to 750 ° C.
용탕의 진정작업은 용탕을 안정화하고 화학성분과 온도를 균질화하는 역할을 하는데, 일정시간 이하의 진정작업은 효과가 미미하고 일정시간 이상의 진정작업은 불필요할 뿐 아니라 오히려 합금 원소의 편석이 일어난다. 본 발명에서는 5~10분간의 진정작업시간이 적절함을 확인하였다.The soothing operation of the molten metal plays a role of stabilizing the molten metal and homogenizing chemical composition and temperature. The soothing operation below a certain time is ineffective and the soothing operation beyond a certain time is not necessary, but segregation of alloying elements occurs. In the present invention, it was confirmed that the calming time of 5 to 10 minutes is appropriate.
용탕의 온도는 잉곳의 품질을 결정하는 데 중요한 역할을 하는 인자이다. 용탕의 온도는 용탕내 가스의 농도와 용탕의 유동성을 고려하여 결정한다. 본 발명에서는 용탕의 온도가 750℃ 이상일 때 용탕내 포함된 가스의 농도가 증가하여 잉곳 의 연신율이 감소함을 관찰하였으며, 반대로 용탕의 온도가 700℃ 이하일 때는 용탕의 유동성이 감소하여 건전한 잉곳을 얻을 수 없음을 확인하였다. 따라서 용탕의 온도는 700~750℃로 한정하는 것이 바람직하다. The temperature of the melt is an important factor in determining the quality of the ingot. The temperature of the molten metal is determined in consideration of the concentration of the gas in the molten metal and the fluidity of the molten metal. In the present invention, when the temperature of the molten metal is higher than 750 ℃, the concentration of the gas contained in the molten metal increases the ingot elongation was observed, on the contrary, when the temperature of the molten metal below 700 ℃, the fluidity of the molten metal decreases to obtain a healthy ingot It was confirmed that it could not be. Therefore, it is preferable to limit the temperature of the molten metal to 700-750 degreeC.
이때, 금형은 충분히 높은 온도인 약 250~400℃의 온도로 미리 예열토록 함으로써 균열발생 및 주조결함을 억제할 수 있음을 확인하였다. 여기에서, 금형의 온도가 250℃ 이하일 때는 금형 예열 효과가 미미하고, 400℃ 이상일 때에는 냉각속도를 감소시켜서 결정립을 조대화하는 악영향을 주므로 본 발명에서는 금형 예열온도를 250~400℃로 한정함이 합당하다. At this time, it was confirmed that the mold can be preheated to a temperature of about 250 to 400 ° C., which is a sufficiently high temperature, to prevent cracking and casting defects. Here, the mold preheating effect is insignificant when the temperature of the mold is 250 ° C. or less, and the mold preheating temperature is limited to 250 to 400 ° C. when the temperature of the mold is less than 400 ° C., thereby decreasing the cooling rate and causing coarse grains. Worthy
상기 금형을 통해 주조가 완료되면 고연신율을 갖되 강도는 저하되지 않는 자동차용 부품 소재에 적당한 알루미늄 주조합금을 제조할 수 있게 된다.When the casting is completed through the mold, it is possible to manufacture a suitable aluminum main alloy for automotive parts material having a high elongation but not decreasing the strength.
이하, 실시예에 대하여 설명한다.Hereinafter, an Example is described.
[실시예 1-5]Example 1-5
본 발명은 알루미늄-마그네슘계 합금에서 마그네슘의 함량을 제한하고, 아연을 첨가함으로써 높은 강도와 연신율을 동시에 가지는 합금을 연구 완성한 것으로서, 마그네슘과 아연의 함량을 변화시켜 용해 주조한 합금을 열처리없이 주조상태에서 인장시험을 실시하였다.The present invention is to study the alloy having a high strength and elongation at the same time by limiting the content of magnesium in the aluminum-magnesium alloy, and adding zinc, casting the alloy melted and cast by changing the content of magnesium and zinc without heat treatment Tensile test was performed at.
이때, 본 발명 주조합금의 성분조성은 하기한 표 2와 같이 유지하였으며, 각각에 대한 인장강도, 항복강도, 연신율도 함께 나타내었고, 상술한 제조방법을 통해 주조하였다.At this time, the composition of the main alloy of the present invention was maintained as shown in Table 2 below, the tensile strength, yield strength, elongation for each was also shown, and cast through the above-described manufacturing method.
(상기 표 2에서 성분함량은 모두 중량%이고, 비교재1,2는 종래 기술에서 설명한 513.0합금과 515.0합금이다)(In Table 2, the component contents are all weight percent, and Comparative Materials 1 and 2 are 513.0 alloy and 515.0 alloy described in the prior art)
상기 표 2에서와 같이, 본 발명에 따른 성분조성의 범위에서 본 발명에 따른 방법에 의해 알루미늄 주조합금을 만들었을 때 기존의 주조합금인 비교재1,2에 비해 인장강도와 항복강도의 저하없이 연신율을 적어도 16% 이상 향상시킬 수 있음을 확인하였다.As shown in Table 2, when the aluminum main alloy is made by the method according to the present invention in the range of the composition according to the present invention, compared to the conventional main alloy, Comparative Materials 1 and 2, without decreasing the tensile strength and yield strength It was confirmed that the elongation can be improved by at least 16% or more.
특히, 발명재4의 경우에는 연신율이 최대 25%까지 향상되었으며, 인장강도도 273MPa, 항복강도 117MPa까지 나타내었다.In particular, in the case of
아울러, 본 발명에 따른 주조합금(발명재4를 예시적으로)의 미세조직을 촬영하여 도 3에 사진으로 나타내었는데, 조사결과 주조상태에서 약 100㎛ 크기의 결정립을 가지면서 결정립계에 제2상이 형성된 모습을 확인할 수 있었다.In addition, the microstructure of the main alloy according to the present invention (
이는 미세한 결정립 구조와 제2상의 존재로 인해 충분한 강도와 연신율을 가질 수 있음을 확인시켜 주었다.This confirmed that the fine grain structure and the presence of the second phase can have sufficient strength and elongation.
나아가, 본 발명에 따른 주조합금(발명재4를 예시)의 인장시험 후 그 파단면을 주사전자현미경(SEM)으로 관찰하여 도 4에 사진으로 나타내었다.Furthermore, after the tensile test of the main alloy (inventive material 4) according to the present invention, the fracture surface was observed with a scanning electron microscope (SEM) and is shown in a photograph in FIG.
상기 도 4의 사진에서와 같이, 본 발명에 따른 주조합금은 시편 전체에 걸쳐 연성파괴가 일어났음을 알 수 있다.As shown in the photo of Figure 4, the main alloy according to the present invention can be seen that the ductile failure occurred throughout the specimen.
결국, 본 발명 비열처리형 주조합금은 주조상태에서도 강도의 큰 저하없이 연성을 향상시킬 수 있는 합금임을 확인시켜 주었다.As a result, it was confirmed that the non-heat treatment main alloy of the present invention is an alloy capable of improving ductility even in a cast state without a significant decrease in strength.
이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면 알루미늄 주조합금을 주조상태에서도 16% 이상 높은 연신율과 260MPa 이상의 높은 인장강도를 동시에 갖출 수 있도록 함으로써 각종 자동차용 부품 소재로 용이하게 활용할 수 있고, 나아가 주조시 열처리를 거치지 않음으로써 제조비용이 저렴하고, 제조가 용이하며, 궁극적으로 자동차 자체의 무게를 감소시킬 수 있는 지대한 효과를 제공하게 된다.As described in detail above, according to the present invention, the aluminum main alloy can be easily used as a material for various automotive parts by simultaneously having an elongation of 16% or more and a high tensile strength of 260 MPa or more even in a casting state. By not undergoing heat treatment, manufacturing costs are inexpensive, easy to manufacture, and ultimately provide a significant effect on reducing the weight of the car itself.
Claims (3)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020050055039A KR100703130B1 (en) | 2005-06-24 | 2005-06-24 | Non heat treatable high ductility aluminum cast alloys and manufacturing method thereof |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020050055039A KR100703130B1 (en) | 2005-06-24 | 2005-06-24 | Non heat treatable high ductility aluminum cast alloys and manufacturing method thereof |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20070000020A KR20070000020A (en) | 2007-01-02 |
| KR20060135990A true KR20060135990A (en) | 2007-01-02 |
| KR100703130B1 KR100703130B1 (en) | 2007-04-06 |
Family
ID=37868038
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020050055039A KR100703130B1 (en) | 2005-06-24 | 2005-06-24 | Non heat treatable high ductility aluminum cast alloys and manufacturing method thereof |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR100703130B1 (en) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101281550B1 (en) * | 2010-06-10 | 2013-07-03 | 주식회사 엠.이.시 | A method of environment-friendly manufacturing ingot for hot dipped zinc-aluminium-magnesium alloy coating using magnesium scrap |
| KR101488288B1 (en) * | 2012-11-20 | 2015-01-30 | 현대자동차주식회사 | Vibration damping aluminum alloy |
| CN113621856A (en) * | 2021-08-06 | 2021-11-09 | 四会市辉煌金属制品有限公司 | Medium-strength high-toughness die-casting aluminum alloy material for building aluminum template and preparation method thereof |
| CN114150191B (en) * | 2021-12-16 | 2023-03-31 | 山西瑞格金属新材料有限公司 | Non-heat-treated high-toughness die-casting aluminum alloy and preparation method thereof |
| CN114427054A (en) * | 2022-01-20 | 2022-05-03 | 大连理工大学宁波研究院 | Aluminum alloy for high-speed train gear transmission system and manufacturing method thereof |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0820832A (en) * | 1994-07-07 | 1996-01-23 | Toyota Motor Corp | Cast aluminum alloy having high strength and high toughness and its production |
| US5573606A (en) * | 1995-02-16 | 1996-11-12 | Gibbs Die Casting Aluminum Corporation | Aluminum alloy and method for making die cast products |
| JPH09272944A (en) * | 1996-04-09 | 1997-10-21 | Toyota Motor Corp | High strength cast aluminum alloy and its production |
| WO2000017410A1 (en) * | 1998-09-21 | 2000-03-30 | Gibbs Die Casting Aluminum Corporation | Aluminum die cast alloy having high manganese content |
-
2005
- 2005-06-24 KR KR1020050055039A patent/KR100703130B1/en active IP Right Grant
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP3194742B2 (en) | Improved lithium aluminum alloy system | |
| CN109972003B (en) | High-elongation heat-resistant aluminum alloy suitable for gravity casting and preparation method thereof | |
| JP4768925B2 (en) | Method for manufacturing aluminum alloy ingot for plastic working, method for manufacturing aluminum alloy plastic processed product, and aluminum alloy plastic processed product | |
| JP3335732B2 (en) | Hypoeutectic Al-Si alloy and casting method thereof | |
| JP2006336044A (en) | Aluminum alloy casting and its manufacturing method | |
| EP3914747A1 (en) | Foundry alloys for high-pressure vacuum die casting | |
| KR100703130B1 (en) | Non heat treatable high ductility aluminum cast alloys and manufacturing method thereof | |
| KR20060135990A (en) | Non heat treatable high ductility aluminum cast alloys and manufacturing method thereof | |
| KR101603424B1 (en) | Aluminum alloy for casting and forging, casting and forged product for chassis structure and method for manufacturing the same | |
| JP3346186B2 (en) | Aluminum alloy material for casting and forging with excellent wear resistance, castability and forgeability, and its manufacturing method | |
| CN113234970A (en) | Er-containing high-strength and high-toughness cast aluminum-silicon alloy and preparation method thereof | |
| JP4676906B2 (en) | Heat-resistant aluminum alloy for drawing | |
| JPH06330264A (en) | Production of aluminum alloy forged material excellent in strength and toughness | |
| JPH0941064A (en) | Production of aluminum alloy for casting and aluminum alloy casting material | |
| KR102012952B1 (en) | Aluminium alloy and manufacturing method thereof | |
| JP5081791B2 (en) | Manufacturing method of automobile parts | |
| JPH07150312A (en) | Manufacture of aluminum alloy forged base stock | |
| KR101807799B1 (en) | Al-Si casting alloy and method for fabricating the same | |
| JP2001226731A (en) | Aluminum-zinc-magnesium series aluminum alloy for casting and forging, aluminum-zinc-magnesium series cast and forged product, and its producing method | |
| JP2003155535A (en) | Aluminum alloy extruded material for automobile bracket, and production method therefor | |
| CN113652581A (en) | Aluminum alloy and preparation method and application thereof | |
| JPH09279319A (en) | Production of aluminum alloy for compressor parts, excellent in machinability, wear resistance and toughness | |
| JP5435371B2 (en) | Aluminum alloy ingot for plastic working | |
| KR102393019B1 (en) | Aluminum alloy sheet and method of manufacturing the same | |
| KR101191772B1 (en) | Menufacturing method of aluminum alloy for automobile handle |