KR20130092774A - 마그네슘 합금 판재의 성형성 향상방법 및 이에 의해 제조되는 마그네슘 합금 판재 - Google Patents

마그네슘 합금 판재의 성형성 향상방법 및 이에 의해 제조되는 마그네슘 합금 판재 Download PDF

Info

Publication number
KR20130092774A
KR20130092774A KR1020120014278A KR20120014278A KR20130092774A KR 20130092774 A KR20130092774 A KR 20130092774A KR 1020120014278 A KR1020120014278 A KR 1020120014278A KR 20120014278 A KR20120014278 A KR 20120014278A KR 20130092774 A KR20130092774 A KR 20130092774A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
magnesium alloy
alloy sheet
deformation
present
formability
Prior art date
Application number
KR1020120014278A
Other languages
English (en)
Other versions
KR101324715B1 (ko
Inventor
박성혁
김영민
김하식
임창동
유봉선
홍성구
이종수
이정훈
김형래
Original Assignee
한국기계연구원
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 한국기계연구원 filed Critical 한국기계연구원
Priority to KR1020120014278A priority Critical patent/KR101324715B1/ko
Priority to PCT/KR2012/010780 priority patent/WO2013122314A1/ko
Publication of KR20130092774A publication Critical patent/KR20130092774A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101324715B1 publication Critical patent/KR101324715B1/ko
Priority to US14/456,900 priority patent/US20140348696A1/en

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22F—CHANGING THE PHYSICAL STRUCTURE OF NON-FERROUS METALS AND NON-FERROUS ALLOYS
    • C22F1/00—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working
    • C22F1/06—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working of magnesium or alloys based thereon
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C23/00—Alloys based on magnesium
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C23/00—Alloys based on magnesium
    • C22C23/02—Alloys based on magnesium with aluminium as the next major constituent
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D11/00—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths
    • B22D11/06—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths into moulds with travelling walls, e.g. with rolls, plates, belts, caterpillars
    • B22D11/0622—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths into moulds with travelling walls, e.g. with rolls, plates, belts, caterpillars formed by two casting wheels

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Metal Rolling (AREA)
  • Hard Magnetic Materials (AREA)

Abstract

본 발명은 마그네슘 합금판재의 성형성 향상방법 및 이에 의해 제조되는 마그네슘 합금 판재에 관한 것으로, 마그네슘 합금 판재에 {10-12} 쌍정을 형성시키는 단계(단계 1); 및 상기 단계 1의 마그네슘 합금 판재를 소둔열처리하는 단계(단계 2);를 포함하는 마그네슘 합금 판재의 성형성 향상 방법을 제공하며, 또한, 상기의 방법으로 제조되는 {10-12} 쌍정을 포함하는 마그네슘 합금 판재를 제공한다. 본 발명에 따른 마그네슘 합금 판재의 성형성 향상 방법은 마그네슘 합금 판재에 상기 판재가 가지는 집합조직의 기저면과 평행한 방향으로 압축변형을 가하고, 소둔열처리 시킴으로써, 마그네슘 합금 내에 전위의 증가 없이 {10-12} 쌍정을 인위적으로 형성시킬 수 있고, 상기 쌍정이 소멸을 통해 성형 중에 발생하는 변형을 용이하게 수용함으로써, 마그네슘 합금 판재의 상온 및 온간에서의 성형성을 향상 시킬 수 있는 장점이 있다.

Description

마그네슘 합금 판재의 성형성 향상방법 및 이에 의해 제조되는 마그네슘 합금 판재{A method for increasing formability of magnesium alloy sheet and magnesium alloy sheet prepared by the same method}
본 발명은 마그네슘 합금판재의 성형성 향상방법 및 이에 의해 제조되는 마그네슘 합금 판재에 관한 것이다.
마그네슘은 밀도가 1.74g/㎤ 로 알루미늄 및 철강을 포함하는 구조용 금속 중에서 최소의 밀도를 가지는 가장 가벼운 금속이며, 비강도가 높고, 기계가공성이 뛰어나며, 진동흡수능, 전자파 차폐성 등이 우수한 특징이 있다.
상기와 같은 특징을 갖는 마그네슘 합금은 최근 알루미늄 합금을 대신하여 연비 향상을 위한 수송기기의 경량화 요구에 따라 점차 사용이 증대되고 있으며, 또한 경박단소 및 우수한 전자파 차폐성의 요구에 따라 휴대폰, 노트북 등 3Cs제품에 적용이 증가하고 있다.
하지만, 마그네슘 합금은 알루미늄 합금에 비해 상대적으로 강도, 연성 및 내식성이 낮은 문제가 있다. 이 중, 상기 마그네슘 합금의 연성은 가공온도를 높임으로써 향상시킬 수 있으나, 복잡한 형상 또는 날카로운 코너를 갖는 제품에 대한 압축성형이 어려워 상용화에 한계가 있는 문제가 있다.
종래 마그네슘 합금 부품은 대부분 다이캐스팅 또는 용탕단조법을 위주로 주조되어 왔으나, 상기 방법으로 제조된 부품들은 주조기공 등과 같은 주조결함으로 인하여 기계적 프로세스를 거친 재료들에 비해 연신율, 강도와 같은 기계적 성질이 취약한 문제가 있다.
일반적으로 마그네슘 합금은 조밀육방구조(HCP, Hexagonal Closed Packed Structure)를 가지므로 소성변형의 지배적인 슬립계가 충분하지 못하여 상온에서 낮은 성형성을 나타낸다.
상세히 말하면, 상기 마그네슘 합금을 임의로 변형시키기 위해서는 폰 미제스(von Mises) 항복 조건에 의해서 5개의 독립적인 슬립계가 작동해야 하지만, 상온에서 비저면 슬립(non-basal slip)의 임계분해전단응력(CRSS, Critical Resolved Shear Stress)은 기저면 슬립(basal slip)에 비하여 매우 크기 때문에 비저면 슬립이 작동하기 어려워 상온에서 낮은 성형성을 나타낸다.
또한, 당업에서 통상적인 방법으로 제조된 마그네슘 합금 가공재는 강한 집합조직이 발달한다고 알려져있다. 상세히 말하면, 마그네슘 합금 가공재는 결정립의 기저면이 판재의 압연면 또는 압출방향과 나란하게 놓여 있어, 가공방향(압연방향 또는 압출방향)과 나란한 방향으로 인장 응력을 받게되면, 기저면 슬립에 대한 슈미트값(Schmid factor)이 0에 가까워져 마그네슘 합금의 주된 슬립계인 기저면 슬립이 활성화되기 어렵다.
따라서, 종래에는 마그네슘 합금 가공재의 성형성을 향상시키기 위하여 비저면 슬립이 활성화되는 200 ℃ 이상의 온도에서 온간성형(warm Forming)을 행하고 있다.
하지만, 온간성형은 상온에서 수행되는 냉간성형에 비해 금형 온도를 제어하기 위한 설비가 추가적으로 필요하고, 선예열 등으로 인한 성형시간 증가로 인한 높은 제조 비용이 발생할 수 있다. 또한, 마그네슘 합금 가공재의 온간성형시 금형과 마그네슘 합금간의 소착, 금형의 열변형 제어 등이 온간 성형의 어려움으로 알려져 있다.
또한, 종래 마그네슘 합금 가공재의 성형성을 향상시키는 방법으로는 다음과 같은 기술들이 공지되어 있다.
대한민국 등록특허 특10-0783918호(등록일:2007.12.03)은 집합조직 제어를 통한 마그네슘 합금 판재의 상온에서의 성형성을 향상시키는 방법에 관한 것으로, 마그네슘 합금 판재를 트윈 롤(twin roll)을 통해 반응고 상태(Mushy state)로 나온 슬라브 형태의 마그네슘 잉곳을 6단계에 걸친 열간 압연을 실시하여 집합조직을 제어하여 상온 성형성을 증대시키는 기술에 관한 것이다(특허문헌 1). 그러나, 상기 발명은 마그네슘 합금 판재를 트윈 롤을 이용하는 것에 제한되어 있어 소재 적용성에 한계를 가질 수 있으며, 압연 조건이 복잡하여 제어가 어려운 문제가 있다.
또한, 대한민국 등록특허 특10-0860091호(등록일:2008.09.18)은 축비가 감소된 마그네슘 합금 및 상기 합금의 판재를 제조하는 방법에 관한 것으로, 마그네슘 합금에 희토류 원소 또는 희토류 원소들로 이루어진 상용화된 합금을 첨가하여, 조밀육방구조의 단위정 높이 c와 단위정 변의 길이 a의 비를 감소시켜 상온에서의 성형성을 향상이 향상된 마그네슘 합금과 이의 제조방법에 관한 것이다(특허문헌 2). 그러나, 상기 발명에서 제조되는 마그네슘 합금은 상기 합금에 첨가되는 희토류 원소가 고가임에 따라, 가격 상승이 불가피하여 대량생산이 어려운 문제가 있다.
이에, 본 발명자들은 마그네슘 합금 가공재, 즉 마그네슘 합금 판재의 상온에서의 성형성을 향상시키기 위한 연구를 하던 중, 마그네슘 합금 판재에 상기 판재 가지는 집합조직의 기저면과 평행한 방향으로 압축변형을 가하고, 소둔열처리 시킴으로써, 마그네슘 합금 내에 전위의 증가 없이 {10-12} 쌍정을 형성시키고, 상기 {10-12} 쌍정이 소멸을 통해 성형 중에 발생하는 변형을 용이하게 수용함으로써, 마그네슘 합금 판재의 상온 및 온간에서의 성형성을 향상시킬 수 있다는 것을 알아내고 본 발명을 완성하였다.
KR 10-0783918 B1 (등록일:2007.12.03) 1 ~ 2 쪽. KR 10-0860091 B1 (등록일:2008.09.18) 1, 3 쪽.
본 발명의 목적은 마그네슘 합금 판재의 성형성을 향상시키는 방법을 제공하는 데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 상기의 방법으로 제조되는 {10-12} 쌍정을 포함하는 마그네슘 합금 판재를 제공하는 데 있다.
상기의 과제를 해결하기 위해, 본 발명은 마그네슘 합금 판재에 {10-12} 쌍정을 형성시키는 단계(단계 1); 및
상기 단계 1의 마그네슘 합금 판재를 소둔열처리하는 단계(단계 2);를 포함하는 마그네슘 합금 판재의 성형성 향상 방법을 제공한다.
또한, 본 발명은 상기의 방법으로 제조되는 {10-12} 쌍정을 포함하는 마그네슘 합금 판재를 제공한다.
본 발명에 따른 마그네슘 합금 판재의 성형성 향상 방법은 마그네슘 합금 판재에 상기 판재가 가지는 집합조직의 기저면과 평행한 방향으로 압축변형을 가하고, 소둔열처리 시킴으로써, 마그네슘 합금 내에 전위의 증가 없이 {10-12} 쌍정을 인위적으로 형성시킬 수 있고, 상기 쌍정이 소멸을 통해 성형 중에 발생하는 변형을 용이하게 수용함으로써, 마그네슘 합금 판재의 상온 및 온간에서의 성형성을 향상 시킬 수 있는 장점이 있다.
도 1은 본 발명에 따른 마그네슘 합금 판재의 압축변형량에 따른 미세조직의 변화를 나타내는 광학현미경 사진이다.
도 2는 본 발명에 따른 마그네슘 합금 판재의 압축변형량에 따른 쌍정분율의 변화를 나타낸 그래프이다.
도 3은 본 발명에 따른 마그네슘 합금 판재의 압축변형량에 따른 집합조직의 변화를 나타내는 전자 후방 산란 회절(EBSD, electron back scattered diffraction) 분석 사진이다.
도 4는 에릭슨 실험의 시험장치의 개요도를 나타낸 것이다.
도 5는 에릭슨 실험에 사용된 성형성 실험을 위한 시편을 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명에 따른 마그네슘 합금 판재의 에릭슨 실험을 수행한 시편의 형상을 나타낸 사진이다.
도 7은 본 발명에 따른 마그네슘 합금 판재의 에릭슨 실험 중 측정된 하중-변위 그래프이다(실시예 2).
도 8은 본 발명에 따른 마그네슘 합금 판재의 에릭슨 실험 중 측정된 하중-변위 그래프이다(비교예 1).
도 9는 본 발명에 따른 마그네슘 합금 판재의 미세조직의 변화를 나타내는 전자 후방 산란 회절 분석 사진이다(실시예 2).
도 10은 본 발명에 따른 마그네슘 합금 판재의 성형에 따른 미세조직의 변화를 나타내는 전자 후방 산란 회절 분석 사진이다(실시예 2).
도 11은 본 발명에 따른 마그네슘 합금 판재의 성형에 따른 미세조직의 변화를 나타내는 전자 후방 산란 회절 분석 사진이다(실시예 2).
도 12는 본 발명에 따른 마그네슘 합금 판재의 미세조직의 변화를 나타내는 전자 후방 산란 회절 분석 사진이다(비교예 1).
도 13은 본 발명에 따른 마그네슘 합금 판재의 성형에 따른 미세조직의 변화를 나타내는 전자 후방 산란 회절 분석 사진이다(비교예 1).
본 발명의 구체적인 설명을 하기에 앞서, 본 발명에서 "A ~ B" 는 달리 정의되지 않는 한 A 이상 및 B 이하의 범위를 의미하는 것으로 정의된다.
또한, 본 발명에서 "상온" 은 0 ~ 50 ℃의 온도 범위를 의미하는 것으로 정의된다.
본 발명은 마그네슘 합금 판재에 {10-12} 쌍정을 형성시키는 단계(단계 1); 및
상기 단계 1의 마그네슘 합금 판재를 소둔열처리하는 단계(단계 2);를 포함하는 마그네슘 합금 판재의 성형성 향상 방법을 제공한다.
또한, 본 발명은 상기의 방법으로 제조되는 {10-12} 쌍정을 포함하는 마그네슘 합금 판재를 제공한다.
이하, 본 발명을 상세히 설명한다.
본 발명의 구체적인 설명을 하기에 앞서, 본 발명에 따른 마그네슘 합금의 성형성은 하기의 원리를 바탕으로 설명될 수 있다.
압연 또는 압출과 같은 가공이 수행될 때, 마그네슘 합금 가공재에는 특정 방향에 대한 우선된 결정 방위를 가지는 강한 집합조직이 형성된다. 압연을 거친 마그네슘 합금 가공재의 경우, 결정립의 기저면이 가공재의 압연면과 평행하게 배열되며, 압출을 거친 마그네슘 합금 가공재의 경우, 결정립의 기저면이 가공재의 압출방향과 평행하게 배열된다.
주로 펴짐가공(Stretch processing) 또는 파짐가공(Deep Drawing processing) 등의 방법을 이용하여 마그네슘 합금 판재를 성형할 때, 마그네슘 합금 판재는 압연면에 평행한 다축 인장변형과 상기 압연면에 수직한 두께 방향으로의 압축변형이 발생한다.
일반적으로 마그네슘 합금 판재 내에 결정립의 기저면은 마그네슘 합금 판재의 압연면과 평행하게 배열되어 있다. 따라서, 압연면과 평행한 방향으로의 인장변형은 결정립의 a축 방향으로 슬립방향을 가지는 기저슬립에 의해 수용되어 상온 성형이 비교적 용이하다. 하지만, 압연면에 수직한 두께방향으로의 압축변형은 결정립의 c축 방향으로의 변형이 요구되나, 이를 위한 변형기구가 상온에서는 발생하기 어려워 두께방향으로의 변형이 제한되므로 성형이 비교적 용이하지 않다.
따라서, 본 발명에서는 상기와 같은 마그네슘 합금 판재의 상온 성형성을 향상시키기 위하여 마그네슘 합금 판재 내의 집합조직을 제어하기 위한 방법으로 {10-12} 쌍정을 인위적으로 형성시킨다.
{10-12} 쌍정은 전위와 달리 쌍정밴드가 초기 결정립에 대하여 약 86 °의 각도관계를 가지며 방향성을 나타낸다. 상기 {10-12} 쌍정은 결정립의 c축이 인장이 되는 응력이 부과되었을 경우에는 발생하지만, 결정립의 c축이 압축이 되는 응력이 부과되었을 경우에는 발생하지 않는다.
상세히 말하면, 압연면 또는 압출방향에 대해 결정립의 기저면이 평행하게 배열되어 있는 마그네슘 합금 가공재에 가공방향으로 압축응력이 가해지면 결정립의 c축이 인장되는 응력상태가 되어 {10-12} 쌍정이 쉽게 발생하는 반면에, 압출 또는 압연방향으로 인장응력이 가해지면 {10-12} 쌍정이 발생하기 어렵다.
또한, 상기 {10-12} 쌍정은 생성 및 소멸시 변형을 용이하게 수용하여 낮은 항복강도와 낮은 변형경화율을 나타내는 특징이 있으며, 상기 {10-12} 쌍정은 쌍정 형성을 위해 부과된 응력에 대해 반대방향으로의 응력에 의해 소멸된다.
상기 원리를 바탕으로 하여, 본 발명을 더욱 상세히 설명한다.
본 발명은 마그네슘 합금 판재에 {10-12} 쌍정을 형성시키는 단계(단계 1); 및
상기 단계 1의 마그네슘 합금 판재를 소둔열처리하는 단계(단계 2);를 포함하는 마그네슘 합금 판재의 성형성 향상 방법을 제공한다.
본 발명에 있어서, 상기 단계 1은 마그네슘 합금 판재에 {10-12} 쌍정을 형성시키는 단계이다.
상기 마그네슘 합금 판재는 예를 들면, ZM21, ZC63, AZ91, AZ91D, AM50A, AM60B, AZ31 및 AZ81 등으로 제조된 것을 사용할 수 있으나, 당업계에서 사용될 수 있는 상용 마그네슘 합금 판재라면 이에 제한없이 사용할 수 있다.
본 발명에 따른 마그네슘 합금 판재의 성형성을 향상시키는 방법에 있어서, 상기 {10-12} 쌍정은 마그네슘 합금 판재에 압축변형을 가하여 형성시킬 수 있으며, 상기 압축변형은 마그네슘 합금 판재의 압연면에 평행한 방향으로 수행될 수 있다.
또한, 상기 압축변형은 1 ~ 15 % 범위의 변형량으로 가하여 마그네슘 합금 내에 {10-12} 쌍정을 형성시키는 것이 바람직하나, 상기 압축변형은 3 ~ 10 % 범위의 변형량으로 가하는 것이 더욱 바람직하다.
상기 압축변형이 1 % 미만의 변형량으로 가해지는 경우에는, {10-12} 쌍정을 형성시키기 어려워 제조되는 마그네슘 합금 판재의 성형성이 향상되기 어려운 문제가 있고, 상기 압축변형이 15 %를 초과하는 변형량으로 가해지는 경우에는, 마그네슘 합금 가공시 {10-12} 쌍정이 포화되어 성형성을 더 이상 향상시키기 어려우며, {10-11} 압축쌍정이 형성되어 마그네슘 합금의 성형성이 오히려 감소하는 문제가 발생할 수 있다.
또한, 본 발명에 있어서, 상기 단계 2는 상기 단계 1의 마그네슘 합금 판재를 소둔열처리를 하는 단계이다.
상기 단계 2의 소둔열처리를 통해 상기 단계 1의 압축변형에 의해 형성된 마그네슘 합금 판재 내의 전위를 제거할 수 있다.
본 발명에 따른 마그네슘 합금 판재의 성형성을 향상시키는 방법에 있어서, 상기 소둔열처리는 200 ~ 550 ℃ 에서 10 ~ 480 분 동안 수행되는 것이 바람직하며, 350 ~ 500 ℃ 에서 60 ~ 240 분 동안 수행되는 것이 더욱 바람직하다.
상기 소둔열처리가 200 ℃ 미만의 온도에서 10 분 미만으로 수행되는 경우에는, 상기 단계 1의 압축변형에 의해 형성된 전위가 모두 소멸되기 어려워 제조되는 마그네슘 합금 판재의 성형성이 감소하는 문제가 있고, 상기 소둔열처리가 550 ℃를 초과하는 온도에서 480 분을 초과하여 수행되는 경우에는, 제조되는 마그네슘 합금 내에 편석부 또는 이차상에서 국부적인 용해가 발생하여 제조되는 마그네슘 합금 판재의 성형성이 감소하는 문제가 있다.
이하, 본 발명의 실시예를 통해 더욱 상세히 설명한다. 단, 하기 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐, 본 발명의 내용이 하기 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.
<실시예 1>
압연 가공된 AZ31 마그네슘 합금 판재(두께: 50 ㎜, 조성: 알루미늄(3.6 %), 아연(1.0 %), 망간(0.5 %) 및 나머지 마그네슘 및 불가피한 불순물)를 상기 압연 방향으로 2 % 의 변형량으로 압축변형을 가한 후, 350 ℃ 에서 60 분 동안 소둔열처리 하였다.
<실시예 2>
압연 가공된 AZ31 마그네슘 합금 판재(두께: 50 ㎜, 조성: 알루미늄(3.6 %), 아연(1.0 %), 망간(0.5 %) 및 나머지 마그네슘 및 불가피한 불순물)를 상기 압연 방향으로 5 % 의 변형량으로 압축변형을 가한 후, 350 ℃ 에서 60 분 동안 소둔열처리 하였다.
<실시예 3>
압연 가공된 AZ31 마그네슘 합금 판재(두께: 50 ㎜, 조성: 알루미늄(3.6 %), 아연(1.0 %), 망간(0.5 %) 및 나머지 마그네슘 및 불가피한 불순물)를 상기 압연 방향으로 8 % 의 변형량으로 압축변형을 가한 후, 350 ℃ 에서 60 분 동안 소둔열처리 하였다.
<실시예 4>
압연 가공된 AZ31 마그네슘 합금 판재(두께: 50 ㎜, 조성: 알루미늄(3.6 %), 아연(1.0 %), 망간(0.5 %) 및 나머지 마그네슘 및 불가피한 불순물)를 상기 압연 방향으로 8 % 의 변형량으로 압축변형을 가한 후, 250 ℃ 에서 60 분 동안 소둔열처리 하였다.
<실시예 5>
압연 가공된 AZ31 마그네슘 합금 판재(두께: 50 ㎜, 조성: 알루미늄(3.6 %), 아연(1.0 %), 망간(0.5 %) 및 나머지 마그네슘 및 불가피한 불순물)를 상기 압연 방향으로 8 % 의 변형량으로 압축변형을 가한 후, 450 ℃ 에서 60 분 동안 소둔열처리 하였다.
<비교예 1>
압연 가공된 AZ31 마그네슘 합금 판재(두께: 50 ㎜, 조성: 알루미늄(3.6 %), 아연(1.0 %), 망간(0.5 %) 및 나머지 마그네슘 및 불가피한 불순물)에 대하여 압축변형 및 열처리를 수행하지 않았다.
<비교예 2>
압연 가공된 AZ31 마그네슘 합금 판재(두께: 50 ㎜, 조성: 알루미늄(3.6 %), 아연(1.0 %), 망간(0.5 %) 및 나머지 마그네슘 및 불가피한 불순물)에 대하여 압축변형을 수행하지 않고, 250 ℃ 에서 60 분 동안 소둔열처리만 수행하였다.
<비교예 3>
압연 가공된 AZ31 마그네슘 합금 판재(두께: 50 ㎜, 조성: 알루미늄(3.6 %), 아연(1.0 %), 망간(0.5 %) 및 나머지 마그네슘 및 불가피한 불순물)에 대하여 압축변형을 수행하지 않고, 350 ℃ 에서 60 분 동안 소둔열처리만 수행하였다.
<비교예 4>
압연 가공된 AZ31 마그네슘 합금 판재(두께: 50 ㎜, 조성: 알루미늄(3.6 %), 아연(1.0 %), 망간(0.5 %) 및 나머지 마그네슘 및 불가피한 불순물)에 대하여 압축변형을 수행하지 않고, 450 ℃ 에서 60 분 동안 소둔열처리만 수행하였다.
<비교예 5>
압연 가공된 AZ31 마그네슘 합금 판재(두께: 50 ㎜, 조성: 알루미늄(3.6 %), 아연(1.0 %), 망간(0.5 %) 및 나머지 마그네슘 및 불가피한 불순물)에 대하여 상기 압연 방향으로 2 % 의 변형량으로 압축변형을 가한 후, 소둔열처리는 수행하지 않았다.
<비교예 6>
압연 가공된 AZ31 마그네슘 합금 판재(두께: 50 ㎜, 조성: 알루미늄(3.6 %), 아연(1.0 %), 망간(0.5 %) 및 나머지 마그네슘 및 불가피한 불순물)에 대하여 상기 압연 방향으로 5 % 의 변형량으로 압축변형을 가한 후, 소둔열처리는 수행하지 않았다.
<비교예 7>
압연 가공된 AZ31 마그네슘 합금 판재(두께: 50 ㎜, 조성: 알루미늄(3.6 %), 아연(1.0 %), 망간(0.5 %) 및 나머지 마그네슘 및 불가피한 불순물)에 대하여 상기 압연 방향으로 8 % 의 변형량으로 압축변형을 가한 후, 소둔열처리는 수행하지 않았다.
분석
1. 압축변형에 따른 마그네슘 합금 판재의 미세조직 분석
본 발명에 따른 마그네슘 합금 판재의 압축변형량에 따른 미세조직을 분석하기 위하여 압축변형 전과 후를 광학현미경으로 분석하였고, 그 결과를 도 1 및 도 2에 나타내었다(도 1 및 도 2 : 비교예 1, 비교예 5 ~ 7).
도 1은 쌍정의 형성을 나타낸 것으로서, 밝은 영역은 쌍정이 형성되었음을 간접적으로 나타내며, 도 2는 상기 압축변형량에 따른 쌍정분율을 나타낸 그래프이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 압축변형을 가하지 않은 초기의 마그네슘 합금 판재에는 쌍정이 존재하지 않으나, 압축변형량이 증가함에 따라 형성되는 쌍정이 증가하는 것을 알 수 있다.
2. 압축변형에 따른 마그네슘 합금 판재의 집합조직 분석
본 발명에 따른 마그네슘 합금 판재의 압축변형량에 따른 집합조직을 분석하기 위하여 압축변형 전과 후를 전자 후방 산란 회절(EBSD, electron back scattered diffraction)분석하였고, 그 결과를 도 3에 나타내었다(도 3 : 비교예 1, 비교예 5 ~ 7).
압축변형에 의해 형성된 쌍정영역은 초기 결정립에 대하여 약 86 °의 각도 관계를 가지며 재배열되므로, 도 3의 (0002) 극점도에 보이는 바와 같이 압축변형을 가하지 않은 초기 마그네슘 판재는 대부분의 결정립의 기저면이 압연면에 평행하게 배열되어 있으나, 압축변형이 가해진 판재는 쌍정으로 인한 방위 변화로 인해 기존의 집합조직은 약해지고 결정립의 기저면이 압연방향과 수직하게 배열된 집합조직이 형성되며, 이러한 집합조직의 변화는 압축변형량이 증가함에 따라 커지는 것을 알 수 있다.
상기의 결과로부터, 압연면에 평행한 방향으로의 압축변형에 따라 마그네슘 합금 판재 내에 쌍정이 형성되고, 이로 인하여 판재의 집합조직이 변화한다는 것을 알 수 있다.
<실험예 1> 압축변형 및 열처리에 따른 마그네슘 합금 판재의 성형성 분석 1
본 발명에 따른 마그네슘 합금 판재의 성형성을 분석하기 위하여, 도 4에 도시된 에릭슨 실험을 수행하였고, 그 결과를 표 1 및 도 6에 나타내었다(도 6:비교예 1, 실시예 2 및 실시예 3).
상기 에릭슨 실험은 본 발명의 마그네슘 합금 판재를 도 5에 도시된 형태로 가공된 시편(두께 : 1 ㎜, 지름 : 50 ㎜)으로 제작하여, 상기 시편을 23 ℃(상온), 100 ℃, 200 ℃ 및 300 ℃ 에서 0.1 ㎜/s 의 속도로 수행하여 한계 돔 높이(Limit dome height, LDH)를 구하였다. 상기 한계 돔 높이는 시험 조건하에서 3번 이상 실험을 수행하여 얻은 평균값이며, 이때, 상기 한계 돔 높이의 값이 클수록 성형성이 우수하다고 판단할 수 있다.
구분 압축변형
(%)		 소둔열처리 한계 돔 높이
온도(℃) 시간(분) 23 ℃ 100 ℃ 200 ℃ 300 ℃
실시예1 2 350 60 3.2 4.2 4.4 6.6
실시예2 5 350 60 5.1 5.8 6.0 6.8
실시예3 8 350 60 6.3 7.1 8.1 8.8
실시예4 8 250 60 3.9 - - -
실시예5 8 450 60 6.4 - - -
비교예1 - - - 3.1 3.8 4.1 5.1
비교예2 - 250 60 3.1 - - -
비교예3 - 350 60 3.0 - - -
비교예4 - 450 60 3.2 - - -
비교예5 2 - - 2.9 - - -
비교예6 5 - - 3.0 - - -
비교예7 8 - - 2.9 - - -
상기 표 1을 참조하면, 압축변형 또는 소둔열처리 중 어느 하나의 공정만 수행한 마그네슘 합금 판재는, 기존 판재(어떠한 공정도 수행하지 않은 마그네슘 합금 판재, 상기 표 1에서 비교예 1을 말한다.)와 비교하여 성형성 향상효과가 없음을 알 수 있다.
상세히 말하면, 마그네슘 합금 판재에 압축변형만을 가한 경우에는 쌍정이 형성되었음에도 불구하고 압축변형으로 인해 발생한 전위가 판재의 연신율을 감소시켜 성형성이 증가하지 않았음을 알 수 있고, 열처리만 수행한 경우에는 마그네슘 합금 판재 내 결정립의 집합조직 변화가 크게 나타나지 않아, 마그네슘 합금 판재의 성형성이 향상되지 않았음을 알 수 있다.
이와 반면에, 본 발명에 따른 마그네슘 합금 판재는 모든 실험 온도 조건에서 기존 판재와 비교하여 상온 성형성은 최대 103 %, 온간 성형성은 최대 98 % 가 증가한 것을 알 수 있다.
상세히 말하면, 마그네슘 합금 판재에 가해진 압축변형량이 높아짐에 따라 쌍정분율이 증가하여, 마그네슘 합금 판재의 두께방향으로의 수용할 수 있는 변형량이 증가하였으며 또한, 소둔열처리를 통해 마그네슘 합금 판재 내에 형성된 전위가 제거됨으로써 성형성이 향상되었음을 알 수 있다.
따라서, 상기의 결과로부터 본 발명에 따른 마그네슘 합금 판재는 압축변형으로 쌍정을 형성시킨 후, 소둔열처리를 수행하여 상기 압축변형으로 인한 전위를 제거함으로써 온간 뿐만 아니라 상온에서의 성형이 가능하여, 연비 향상을 위한 산업 전반에 활용될 수 있다는 것을 알 수 있다.
<실험예 2> 압축변형 및 열처리에 따른 마그네슘 합금 판재의 성형성 분석 2
본 발명에 따른 마그네슘 합금 판재의 성형성 향상 원인을 보다 상세히 분석하기 위하여, 상온(23 ℃)에서 에릭슨 실험 중 구해진 하중-변위 곡선(도 7, 도 8)에서 성형전 또는 성형된 판재에 대하여 변형이 가장 많이 일어난 시편의 중앙부의 두께부분을 전자 후방 산란 회절 분석하였고, 그 결과를 도 9 ~ 도 13 에 나타내었다(도 7, 도 9 ~ 도 11 : 실시예 2 ; 도 8, 도 12, 도 13: 비교예 1).
상기 도 9 ~ 도 11은 본 발명에 따른 실시예 2의 성형 전 마그네슘 합금 판재(도 9), 에릭슨 실험을 통해 3 ㎜ 높이까지 성형된 마그네슘 합금 판재(도 10) 및 4 ㎜ 높이까지 성형된 마그네슘 합금 판재(도 11)에 대한 전자 후방 산란 회절 분석한 결과를 나타낸 것이다.
또한, 상기 도 12 및 도 13은 본 발명에 따른 비교예 1의 성형 전 마그네슘 합금 판재(도 12), 에릭슨 실험을 통해 3 ㎜ 높이까지 성형된 마그네슘 합금 판재(도 13)에 대한 전자 후방 산란 회절 분석한 결과를 나타낸 것이다.
도 7 및 도 8을 참조하면, 본 발명에 따른 마그네슘 합금 판재는 압연방향으로의 압축변형 및 열처리를 통해 성형성이 향상되었음을 알 수 있다.
또한, 도 9를 참조하면, 압연방향으로의 압축변형으로 인하여 성형 전 마그네슘 판재 내에 다량의 쌍정이 형성되었음을 알 수 있고, 도 10 ~ 도 11을 참조하면 성형이 수행됨에 따라서 쌍정이 감소했음을 알 수 있다.
나아가, 도 12를 참조하면, 압축변형 및 열처리를 수행하지 않은 마그네슘 합금 판재에는 쌍정이 형성되지 않았음을 알 수 있고, 도 13을 참조하면 성형이 수행됨에 따라 두께 방향으로 압축변형으로 인해 재료의 파단을 야기시키는 압축쌍정 또는 {10-11}-{10-12} 더블 쌍정이 소량 형성 되었음을 알 수 있다.
따라서, 상기의 결과로부터 본 발명에 따른 마그네슘 합금 판재는 압연방향으로의 압축변형 및 소둔열처리에 의해 전위의 증가 없이 마그네슘 합금 판재 내에 다량 형성된 {10-12} 쌍정이 성형가공시 소멸됨으로써 성형 중에 발생하는 변형을 수용하여 마그네슘 합금 판재의 상온에서의 성형성이 향상되었다고 판단할 수 있다.

Claims (8)

  1. 마그네슘 합금 판재에 {10-12} 쌍정을 형성시키는 단계(단계 1); 및
    상기 단계 1의 마그네슘 합금 판재를 소둔열처리하는 단계(단계 2);를 포함하는 마그네슘 합금 판재의 성형성 향상 방법.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 단계 1의 {10-12} 쌍정 형성을 통해 결정립의 기저면이 압연방향과 수직으로 배열된 집합조직을 형성시키는 것을 특징으로 하는 마그네슘 합금 판재의 성형성 향상 방법.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 단계 1은 마그네슘 합금 판재에 압축변형을 가하여 수행되는 것을 특징으로 하는 마그네슘 합금 판재의 성형성 향상 방법.
  4. 제 3항에 있어서, 상기 압축변형은 마그네슘 합금 판재의 압연면에 평행한 방향으로 수행되는 것을 특징으로 하는 마그네슘 합금 판재의 성형성 향상 방법.
  5. 제 3항에 있어서, 상기 압축변형은 1 ~ 15% 범위의 변형량으로 수행되는 것을 특징으로 하는 마그네슘 합금 판재의 성형성 향상 방법.
  6. 제 1항에 있어서, 상기 소둔열처리는 200 ~ 550 ℃ 에서 10 ~ 480 분 동안 수행되는 것을 특징으로 하는 마그네슘 합금 판재의 성형성 향상 방법.
  7. 제 6항에 있어서, 상기 소둔열처리는 350 ~ 500 ℃ 에서 60 ~ 240 분 동안 수행되는 것을 특징으로 하는 마그네슘 합금 판재의 성형성 향상 방법.
  8. 제 1항의 방법으로 제조되며 {10-12} 쌍정을 포함하는 성형성이 향상된 마그네슘 합금 판재.
KR1020120014278A 2012-02-13 2012-02-13 마그네슘 합금 판재의 성형성 향상방법 및 이에 의해 제조되는 마그네슘 합금 판재 KR101324715B1 (ko)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020120014278A KR101324715B1 (ko) 2012-02-13 2012-02-13 마그네슘 합금 판재의 성형성 향상방법 및 이에 의해 제조되는 마그네슘 합금 판재
PCT/KR2012/010780 WO2013122314A1 (ko) 2012-02-13 2012-12-12 마그네슘 합금 판재의 성형성 향상방법 및 이에 의해 제조되는 마그네슘 합 금 판재
US14/456,900 US20140348696A1 (en) 2012-02-13 2014-08-11 Method for improving mouldability of magnesium-alloy sheet material, and magnesium-alloy sheet material produced thereby

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020120014278A KR101324715B1 (ko) 2012-02-13 2012-02-13 마그네슘 합금 판재의 성형성 향상방법 및 이에 의해 제조되는 마그네슘 합금 판재

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20130092774A true KR20130092774A (ko) 2013-08-21
KR101324715B1 KR101324715B1 (ko) 2013-11-05

Family

ID=48984404

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020120014278A KR101324715B1 (ko) 2012-02-13 2012-02-13 마그네슘 합금 판재의 성형성 향상방법 및 이에 의해 제조되는 마그네슘 합금 판재

Country Status (3)

Country Link
US (1) US20140348696A1 (ko)
KR (1) KR101324715B1 (ko)
WO (1) WO2013122314A1 (ko)

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101492194B1 (ko) * 2013-11-06 2015-02-11 한국표준과학연구원 마그네슘 합금 가공재의 가공 방법 및 이에 따라 제조되는 마그네슘 합금 가공재
KR101581852B1 (ko) * 2014-07-03 2016-01-04 한국기계연구원 성형성 향상을 위한 마그네슘 합금 판재의 제조방법 및 이에 의해 제조되는 마그네슘 합금 판재
KR20160087956A (ko) * 2015-01-14 2016-07-25 한국기계연구원 마그네슘 합금 판재의 제조방법 및 이에 따라 제조되는 마그네슘 합금 판재
KR20160090424A (ko) * 2015-01-21 2016-08-01 한국기계연구원 마그네슘 합금 판재의 제조방법 및 이에 의해 제조되는 마그네슘 합금 판재
CN113136512A (zh) * 2020-12-31 2021-07-20 长沙理工大学 通过轧制和预压缩提高镁合金高温蠕变性能的加工方法
KR20210132429A (ko) 2020-04-27 2021-11-04 경북대학교 산학협력단 마그네슘 합금의 변형 시 형성되는 쌍정의 분율 예측 방법

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103882356B (zh) * 2014-03-19 2016-01-20 吉林大学 一种具有超塑性变形能力细晶粒镁合金的制备方法
CN107190220B (zh) * 2017-05-22 2018-07-27 中南大学 一种利用反常孪晶改善稀土镁合金疲劳性能的方法
US11946110B2 (en) 2020-07-10 2024-04-02 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Army Manufactured twinning in metal structures for improved damage tolerance
CN113358678B (zh) * 2021-05-11 2022-08-09 哈尔滨工业大学（深圳） α钛变形过程介观应力和织构的半定量预测及可视化方法
CN113235027B (zh) * 2021-05-21 2021-12-10 重庆理工大学 一种强度和塑性匹配良好的变形镁合金板材及制备方法
CN115055803A (zh) * 2022-05-27 2022-09-16 广东省科学院中乌焊接研究所 一种提高镁合金搅拌摩擦焊接头力学性能和组织热稳定性的方法
CN117620049B (zh) * 2024-01-25 2024-05-31 山西神舟航天科技有限公司 一种高稀土含量镁合金v型结构件的制备方法

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4730601B2 (ja) * 2005-03-28 2011-07-20 住友電気工業株式会社 マグネシウム合金板の製造方法
JP2010053386A (ja) * 2008-08-27 2010-03-11 Mitsubishi Alum Co Ltd 成形性に優れるマグネシウム合金板材およびその製造方法
JP5376507B2 (ja) 2009-02-27 2013-12-25 独立行政法人産業技術総合研究所 優れた冷間成形性を有するマグネシウム合金板材及びその製造方法
KR101139879B1 (ko) * 2009-07-17 2012-05-02 포항공과대학교 산학협력단 선압축변형을 이용하여 저주기 피로 수명이 향상된 마그네슘 합금 가공재의 제조방법

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101492194B1 (ko) * 2013-11-06 2015-02-11 한국표준과학연구원 마그네슘 합금 가공재의 가공 방법 및 이에 따라 제조되는 마그네슘 합금 가공재
KR101581852B1 (ko) * 2014-07-03 2016-01-04 한국기계연구원 성형성 향상을 위한 마그네슘 합금 판재의 제조방법 및 이에 의해 제조되는 마그네슘 합금 판재
KR20160087956A (ko) * 2015-01-14 2016-07-25 한국기계연구원 마그네슘 합금 판재의 제조방법 및 이에 따라 제조되는 마그네슘 합금 판재
KR20160090424A (ko) * 2015-01-21 2016-08-01 한국기계연구원 마그네슘 합금 판재의 제조방법 및 이에 의해 제조되는 마그네슘 합금 판재
KR20210132429A (ko) 2020-04-27 2021-11-04 경북대학교 산학협력단 마그네슘 합금의 변형 시 형성되는 쌍정의 분율 예측 방법
CN113136512A (zh) * 2020-12-31 2021-07-20 长沙理工大学 通过轧制和预压缩提高镁合金高温蠕变性能的加工方法
CN113136512B (zh) * 2020-12-31 2022-02-08 长沙理工大学 通过轧制和预压缩提高镁合金高温蠕变性能的加工方法

Also Published As

Publication number Publication date
WO2013122314A1 (ko) 2013-08-22
US20140348696A1 (en) 2014-11-27
KR101324715B1 (ko) 2013-11-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101324715B1 (ko) 마그네슘 합금 판재의 성형성 향상방법 및 이에 의해 제조되는 마그네슘 합금 판재
JP6339616B2 (ja) 展伸用途のマグネシウム系合金
KR102224687B1 (ko) 마그네슘 합금 시트의 압연 및 준비 방법
WO2014075466A1 (zh) 一种低Gd含量、高延展性镁合金板材及其热轧制工艺
CN114450425B (zh) 铝合金精密板
WO2011004672A1 (ja) マグネシウム合金板
CN105349925A (zh) 一种Al-Mg系合金的液氮温区冷加工工艺
CN104451285A (zh) 车身用Al-Mg合金板材及其制造方法
JP2021532261A (ja) 成形性の高いアルミニウム合金及びそのアルミニウム合金製品の製造方法
WO2013180122A1 (ja) マグネシウム合金、マグネシウム合金部材並びにその製造方法、マグネシウム合金の使用方法
KR101392480B1 (ko) 아연과 이트륨이 첨가된 마그네슘 합금의 압출방법
KR20150017143A (ko) 소성가공성이 우수한 압출용 마그네슘합금 빌렛 및 그 제조방법
KR101751521B1 (ko) 마그네슘 합금 판재 제조방법
Huang et al. Effects of grain size on shift of neutral layer of AZ31 magnesium alloy under warm condition
JP2010229467A (ja) マグネシウム合金薄板の製造方法
JP2008101239A (ja) 曲げ性に優れるアルミニウム合金板の製造方法およびアルミニウム合金板
JP6085473B2 (ja) プレス成形性に優れたアルミニウム合金板
KR20090121792A (ko) 정적 재결정법을 이용한 미세립 마그네슘 합금 압연 판재의제조방법
CN102002654B (zh) 提高镁合金强度和塑性的热处理工艺
KR102069361B1 (ko) 전연신율이 향상된 마그네슘 합금 판재의 제조 방법
KR101581852B1 (ko) 성형성 향상을 위한 마그네슘 합금 판재의 제조방법 및 이에 의해 제조되는 마그네슘 합금 판재
EP3741880B1 (en) Sheet metal product with high bendability and manufacturing thereof
KR101648847B1 (ko) 마그네슘 합금 판재의 제조방법 및 이에 의해 제조되는 마그네슘 합금 판재
CN110785506A (zh) 镁合金板材及其制造方法
KR100783918B1 (ko) 집합조직 제어를 통한 마그네슘 합금 판재의 상온 성형성증대 방법

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
A302 Request for accelerated examination
E902 Notification of reason for refusal
E902 Notification of reason for refusal
E601 Decision to refuse application
AMND Amendment
X701 Decision to grant (after re-examination)
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20160907

Year of fee payment: 4

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20170907

Year of fee payment: 5

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20190918

Year of fee payment: 7