KR20160060206A - 탄성 및 성형성이 우수한 알루미늄 합금 및 그 제조방법 - Google Patents

탄성 및 성형성이 우수한 알루미늄 합금 및 그 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 강성 및 NVH 특성이 향상될 수 있도록, Boride 화합물의 생성을 극대화한 탄성 및 성형성이 우수한 알루미늄 합금 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 본 발명의 일 실시예에 따른 탄성 및 성형성이 우수한 알루미늄 합금은 Ti, B 및 Mg를 포함하고 잔부 Al으로 조성되며, Ti : B : Mg의 조성비가 1 : 3.5~4.5 : 1이며, B는 2.5~5.5wt%로 구성되며, 강화상으로서 AlB2상 및 TiB2상을 모두 포함한다.

Description

탄성 및 성형성이 우수한 알루미늄 합금 및 그 제조방법 {ALUMINUM ALLOY HAVING EXCELLENT FORMABILITY AND ELASTICITY, AND METHOD FOR PRODUCING THE SAME}
본 발명은 탄성 및 성형성이 우수한 알루미늄 합금 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 강성 및 NVH 특성이 향상될 수 있도록, Boride 화합물의 생성을 극대화한 탄성 및 성형성이 우수한 알루미늄 합금 및 그 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로, 자동차 충돌 부재는 외부의 충돌로부터 충격을 흡수하거나, 보행자의 충돌시 보행자의 상해를 저감하기 위한 것으로,자동차의 전후방에 마련된 범퍼가 대표적이다.
이러한, 차량용 범퍼는 범퍼 커버와 범퍼 백빔으로 구성된다. 구체적으로, 범퍼 커버는 차량의 가장 전방 및 후방에 장착되어 전후방의 외장을 이루고, 충돌시 외부로부터 전달되는 충격을 가장 처음 받는다. 이러한 범퍼 커버에는 완충재가 내장되어 외부로부터 전달되는 충격이 더욱 용이하게 흡수되도록 한다.
한편, 범퍼 백빔은 상기의 범퍼 커버의 내측에 위치되어 범퍼 커버를 통해 전달되는 충격을 흡수하여 엔진, 변속기 등 주요 부품의 파손을 방지하고 나아가 차량 탑승자의 부상을 방지하는 역할을 한다.
이러한 범퍼 백빔은 크게 스틸 재질 또는 GMT(Glass Mat Thermoplastics) 재질로 구분된다.
특히, 스틸 재질은 변형율이 비교적 높으나, 중량이 무거운 단점이 있어, 최근 차량의 경량화 추세에 맞추어 경량 소재를 이용한 범퍼를 제작하고자하는 연구가 활발하게 진행되고 있으며, 이러한 과정에서 경량 알루미늄 합금을 적극 적용하는 추세이다.
종래, 알루미늄 합금의 탄성을 향상시키기 위해서는 금속계 화합물이나 CNT 등의 강화상을 분말형태로 성형하였으나 원가 경쟁력에 있어 한계가 있는 문제가 있었다.
또한, 주조공정에서 분말형태의 강화상 투입시, Al 용탕에서의 손실, 젖음성, 분산 문제가 발생되었고, 기지 합금의 개량 없이 강화상 만을 첨가만 할 경우에는 목표로 하는 탄성의 달성을 위한 강화상의 첨가량 증가로 인해 원가 상승 및 공정 제어 난이 등의 문제점이 발생되었다.
따라서, 탄성 향상에 가장 중요한 역할을 하는 Boride 화합물의 생성을 극대화하고, 자발 반응에 의해 생성된 Boride 화합물을 알루미늄 용탕 내부에 균일하게 분산시키는 기술이 필요하였다.
종래, 탄소나노튜브(CNT) 등의 고가재료를 사용하지 않으면서도 종래의 알루미늄 합금에 비해 탄성이 뛰어나며, 고압주조를 포함하는 일반적인 주조공정에서 모두 적용이 가능한 알루미늄 합금에 대해서는 "티타늄 붕화물을 포함하는 알루미늄 주조재 및 그의 제조 방법 (한국공개특허 10-2012-0059256)" 등에서 구체적으로 공지되어 있다.
그러나, 분말형태의 강화상 투입시, 알루미늄 용탕에서의 손실, 젖음성, 분산 문제 발생 및 강화상의 첨가량 증가로 인해 제조원가가 상승되고, 공정 제어가 어려운 문제점을 해결하지 못하였다.
상기의 배경기술로서 설명된 사항들은 본 발명의 배경에 대한 이해 증진을 위한 것일 뿐, 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에게 이미 알려진 종래기술에 해당함을 인정하는 것으로 받아들여져서는 안 될 것이다.
KR10-2012-0059256 A (2012. 06. 08.)
본 발명은 강화상으로 TiB2상 및 AlB2상과 같은 Boride 화합물의 생성을 극대화될 수 있도록 조성비를 최적화하여 탄성 및 성형성을 향상시킨 탄성 및 성형성이 우수한 알루미늄 합금 및 그 제조방법을 제공한다.
본 발명의 일 실시예에 따른, 탄성 및 성형성이 우수한 알루미늄 합금은 Ti, B 및 Mg를 포함하고 잔부 Al으로 조성되며, Ti : B : Mg의 조성비가 1 : 3.5~4.5 : 1이며, B는 2.5~5.5wt%로 구성되며, 강화상으로서 AlB2상 및 TiB2상을 모두 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 따른, 탄성 및 성형성이 우수한 알루미늄 합금은 Mg: 0.4~1.2wt%, Si:0.2~0.9wt%, Ti: 1wt%이하(0 제외), B: 2.5~5.5wt% 및 잔부 Al으로 구성되되, Ti : B : Mg의 조성비가 1 : 3.5~4.5 : 1을 만족하도록 포함되며, 강화상으로서 AlB2상 및 TiB2상을 모두 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른, 탄성 및 성형성이 우수한 알루미늄 합금은 Zn: 0.4~6.5wt%, Mg: 0.4~1.2wt%, Ti: 1wt%이하(0 제외), B: 2.5~5.5wt% 및 잔부 Al으로 구성되되, Ti : B : Mg의 조성비가 1 : 3.5~4.5 : 1을 만족하도록 포함되며, 강화상으로서 AlB2상 및 TiB2상을 모두 포함할 수 있다.
바람직하게, 본 발명의 실시예에 따른 탄성 및 성형성이 우수한 알루미늄 합금은 탄성계수 : 77GPa 이상, DAS : 30㎛ 미만, 잠열 : 380 J/g 미만, 항복강도/인강강도 비 : 54 미만인 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른, 탄성 및 성형성이 우수한 알루미늄 합금 제조방법은, 알루미늄 합금을 제조하는 방법으로서, 용융로에 수용된 Al 용탕에 Al-Ti 모합금, Al-B 모합금 또는 75wt% Al염 화합물을 장입시키되, Ti : B : Mg의 조성비가 1 : 3.5~4.5 : 1을 만족하도록 장입하는 장입단계; 및 자발반응으로 강화상인 AlB2상 및 TiB2상을 생성시키면서 분산될 수 있도록, 교반자를 이용하여 용탕을 교반하는 교반단계;를 포함한다.
상기 교반자의 길이는 상기 용융로 직경의 0.4배 이상의 길이를 갖도록 형성되며, 상기 교반하는 과정은, 500rpm 이상의 속도로 상기 용탕을 교반하는 것을 특징으로 할 수 있다.
Al-Ti 모합금은 Ti : 5~20wt% 및 잔부 Al로 구성되고, Al-B 모합금은 B : 3~10wt% 및 잔부 Al로 구성된 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, Ti, B, Mg의 조성비율을 최적화하여, 강화상인 TiB2상 및 AlB2상의 생성을 극대화함으로써, 소재의 탄성 및 성형성을 동시에 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
또한, 알루미늄 용탕 내에서 자발 반응에 의해 생성된 TiB2상 및 AlB2상을 최적의 조건으로 교반하여, 강화상인 Boride 화합물을 균일하게 분산시킬 수 있는 효과가 있다.
도 1은 강화상의 종류별 특성 및 그에 따른 탄성 기여도를 보여주는 도면이다.
이하 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명하지만, 본 발명이 실시예에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 참고로, 본 설명에서 동일한 번호는 실질적으로 동일한 요소를 지칭하며, 이러한 규칙 하에서 다른 도면에 기재된 내용을 인용하여 설명할 수 있고, 당업자에게 자명하다고 판단되거나 반복되는 내용은 생략될 수 있다.
본 발명은 탄성 및 성형성이 우수한 알루미늄 합금 및 그 제조방법에 관한 것으로, 자발반응으로 강화상인 AlB2상 및 TiB2상을 생성을 극대화하면서, 성형성에 악영향을 주는 강화상인 Al3Ti상의 생성을 억제함으로써, 탄성 및 성형성을 동시에 향상시키는 것을 특징으로 한다.
도 1은 Digimat 프로그램을 이용하여 강화상의 종류별 특성 및 그에 따른 탄성 기여도를 나타낸 도면이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 탄성 기여도는 단순히 강화상 자체의 탄성뿐만 아니라, 강화상의 형상, 밀도 등이 복합적으로 작용하는 것으로 강화상 자체 탄성이 크더라도 밀도 등 특성에 따라 탄성 증가율은 달라짐을 알 수 있다.
또한, 본 발명은 탄성 및 성형성이 우수한 알루미늄 합금에 관한 것으로, 강성 및 NVH 특성을 향상시키기 위해서는 탄성뿐만 아니라 성형성도 우수해야 하며, 차체의 중량을 감소시키기 위해서는 그 중량도 가벼워야 한다.
따라서, 강화상의 자체 탄성뿐만 아니라, 그 형상 및 밀도 등을 복합적으로 고려되어야 하며, 그 형상이 비교적 구형상에 가까우면서, 탄성 증가율이 비교적 높은 TiB2상과 AlB2상 등이 강화상으로 바람직하다.
본 발명의 실시예에 따른 탄성 및 성형성이 우수한 알루미늄 합금은 Ti, B 및 Mg을 포함하는 조성으로 구성되며, Ti : B : Mg의 조성비는 무게비로 1 : 3.5~4.5 : 1의 비율을 만족하는 것이 바람직하다.
알루미늄에 Ti와 B를 첨가할 경우에는 탄성에 대한 기여가 가장 높은 TiB2와 Al3Ti 강화상을 형성시킬 수 있는데, Ti : B : Mg의 무게비가 1 : 3.5~4.5 : 1을 만족하는 경우, 그 형상이 장축과 단축의 차가 큰 타원구 형상으로 형성되어 소재의 성형성을 저하시키는 Al3Ti상의 생성을 억제하면서, 탄성 및 성형성을 동시에 향상시킬 수 있는 AlB2상 및 TiB2상의 생성을 극대화함으로써, 탄성 및 성형성을 동시에 향상시킬 수 있기 때문이다.
본 발명의 일 실시예에 따른, 자동차 피스톤용 알루미늄 합금은 Mg: 0.4~1.2wt%, Si:0.2~0.9wt%, Ti: 1wt%이하(0 제외), B: 2.5~5.5wt% 및 잔부 Al으로 구성될 수 있으며, Ti : B : Mg의 조성비가 1 : 3.5~4.5 : 1을 만족하는 것이 바람직하다.
이에, Al-Mg-Si계 알루미늄 합금으로, Mg: 0.4~1.2wt%, Si가 11~14wt%이 함유된 상용 6000계 알루미늄 합금에 비하여 탄성 및 성형성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명의 다른 실시예에 따른, 자동차 피스톤용 알루미늄 합금은 Zn: 0.4~6.5wt%, Mg: 0.4~1.2wt%, Ti: 1wt%이하(0 제외), B: 2.5~5.5wt% 및 잔부 Al으로 구성될 수 있으며, Ti : B : Mg의 조성비가 1 : 3.5~4.5 : 1을 만족을 만족하는 것이 바람직하다.
이에, Al-Zn-Mn계 알루미늄 합금으로, Zn: 0.4~6.5wt%, Mg: 0.4~1.2wt%이 함유된 상용 7000계 알루미늄 합금에 비하여 탄성 및 성형성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
즉, 본 발명의 실시예에 따르면, 종래 범퍼 등 자동차 충돌 부재 제조시 주로 사용된 상용 6000계 알루미늄 합금 및 상용 7000계 알루미늄 합금의 조성 성분을 기본으로 하되 Ti : B : Mg의 조성비가 1 : 3.5~4.5 : 1을 만족시키도록 함으로써, 종래 상용 6000계 알루미늄 합금 및 상용 7000계 알루미늄 합금에 비하여 성형성 및 탄성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 탄성계수 : 77GPa 이상, DAS : 30㎛ 미만, 잠열 : 380 J/g 미만, 항복강도/인강강도 비 : 54 미만으로, 탄성, 성형성 및 충돌 에너지 흡수성을 동시에 향상시킬 수 있는데, 이는 성형성을 저하시키는 Al3Ti상의 생성을 억제하면서, 탄성 및 성형성을 동시에 향상시킬 수 있는 AlB2상 및 TiB2상의 생성을 극대화하기 때문이며, 이에, 소재의 탄성 및 성형성을 동시에 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
Ti:B:Mg 강화상 분율
TiB2 AlB2 α Al3Cr4Si4 Al2Cu Si Al6Mn Mg2Si AlCr
MgMn 		Al2CuMg
1:1:1 1.5 1.2 2.7 0.6 0.6 0.5 - - - -
1:2.5:1 1.5 4.6 2.7 0.6 0.6 0.5 - - - -
1:3.5:1 1.5 6.9 2.7 0.6 0.6 0.5 - - - -
1:4.5:1 1.5 9.1 2.7 0.6 0.6 0.5 - - - -
1:5.5:1 1.5 11.4 2.7 0.6 0.6 0.5 - - - -
1:4.5:2 1.5 9.1 - - - - 3.3 2.2 1.3 0.7
1:2.5:2.5 3.6 3.1 - - - - 3.3 2.2 1.3 0.7
Ti:B:Mg Si Fe Cu Mn Mg Cr Zn Ti B Al 탄성 계수 Gpa DAS ㎛ 잠열 J/g 인장 강도 ㎫ 항복 강도 ㎫ 항복/
인장 비율		 T6강도-결정립 50㎛ 융점 ℃
1:1:1 0.8 0.5 0.4 0.3 1 0.2 0.3 1 1 Bal. 72 29 398 178 96 54 259 640
1:1.5:1 0.8 0.5 0.4 0.3 1 0.2 0.3 1 1.5 Bal. 73 27 390 177 95 54 255 640
1:2.5:1 0.8 0.5 0.4 0.3 1 0.2 0.3 1 2.5 Bal. 75 29 393 256 142 56 247 640
1:3.5:1 0.8 0.5 0.4 0.3 1 0.2 0.3 1 3.5 Bal. 77 29 375 167 89 53 239 640
1:4.5:1 0.8 0.5 0.4 0.3 1 0.2 0.3 1 4.5 Bal. 79 29 364 164 88 54 232 640
1:2.5:2 0.8 0.5 0.4 0.3 2 0.2 0.3 1 2.5 Bal. 75 24 393 669 570 85 245 642
1:3.5:2 0.8 0.5 0.4 0.3 2 0.2 0.3 1 3.5 Bal. 77 23 379 556 443 80 239 642
1:4.5:2 0.8 0.5 0.4 0.3 2 0.2 0.3 1 4.5 Bal. 79 25 368 608 500 82 232 641
1:2.5:3 0.8 0.5 0.4 0.3 3 0.2 0.3 1 2.5 Bal. 74 21 380 502 384 77 359 637
1:3.5:3 0.8 0.5 0.4 0.3 3 0.2 0.3 1 3.5 Bal. 76 21 369 563 451 80 351 636
1:4.5:3 0.8 0.5 0.4 0.3 3 0.2 0.3 1 4.5 Bal. 78 21 356 623 522 84 342 635
1:2.5:4 0.8 0.5 0.4 0.3 4 0.2 0.3 1 2.5 Bal. 75 20 388 510 393 77 366 631
1:3.5:4 0.8 0.5 0.4 0.3 4 0.2 0.3 1 3.5 Bal. 77 20 374 563 450 80 357 631
1:4.5:4 0.8 0.5 0.4 0.3 4 0.2 0.3 1 4.5 Bal. 79 20 362 617 511 83 348 620
1:1:2.5 0.8 0.5 0.4 0.3 2.5 0.2 0.3 1 ↑ Bal. 75 20 385 690 595 86 335 630
2.5:2.5:1 0.8 0.5 0.4 0.3 1 0.2 0.3 2.5 2.5 Bal. 76 28 388 170 91 54 247 640
표 1은 Ti : B : Mg의 조성비에 따른, 강화상의 분율을 나타낸 표이고, 표 2는 Ti : B : Mg의 조성비에 따른, 물성변화를 나타낸 표이다.(초기 냉각 속도 50℃/s)
표 1 및 표 2에 나타난 바와 같이, Mg의 함량 상기 조성비를 초과하는 경우, AlB2상의 생성이 증가되지만 동시에 Al6Mn상, Mg2Si상 등의 강화상의 함량이 증가함에 따라 비열처리형 합금 거동을 보이며 항복/인장 비율이 증가이 증가함에 따라, 충돌 에너지 흡수성이 저하됨을 알 수 있다.
또한, Ti는 함량 과다이면서 B는 함량 부족인 경우, 탄성및 결정립 미세화 인자가 기준치에 미달되어 탄성 및 성형성이 기준값을 만족시키지 못함을 알 수 있다.
한편, B의 함량이 AlB2상 및 TiB2상을 동시에 생성 가능한 임계치인 2.5wt% 미만인 경우, 충돌 에너지 흡수성은 우수하나, 탄성 및 성형성이 저하됨을 알 수 있다.
반면, 본 발명의 실시예에 따른 Ti : B : Mg의 조성비를 만족하면서 B의 함량이 2.5~5.5wt%를 만족하는 경우, 탄성 및 성형성에 유리한 AlB2상 및 TiB2상의 생성이 극대화되면서, 탄성 및 성형성이 동시에 향상됨을 알 수 있다.
구분 Si Fe Cu Mn Mg Cr Zn Ti B Al 탄성 계수 Gpa DAS ㎛ 잠열 J/g 인장 강도 ㎫ 항복 강도 ㎫ 항복/인장 비율 T6 강도-결정립 50㎛ 융점 ℃
7075 0.4 0.5 1.2~2.0 0.3 2.1~2.9 0.18~0.28 5.1~6.1 - - Bal. 70 39 387 240 133 55 319 641
6061 0.4~0.8 0.7 0.15~0.4 0.2 0.8~1.2 0.04~0.35 <0.25 0.15 - Bal. 69 28 401 183 99 54 257 653
실시예 0.8 0.5 0.4 0.3 변수 0.2 0.3 변수 변수 Bal. 77 <30 <380 - - <54 - -
표 3은 상용 7000계 알루미늄 합금(7075), 상용 6000계 알루미늄 합금(6061) 및 본 발명의 실시예에 따른 탄성 및 성형성이 우수한 알루미늄 합금의 물성을 보여주는 표이다.
표 3에 나타난 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따르면, 종래 상용 6000계 알루미늄 합금 및 상용 7000계 알루미늄 합금에 비하여 탄성은 약 10% 향상되었으며, 성형성을 나타내는 DAS 및 잠열이 유사 또는 소폭 감소하여 성형성도 종래에 비해 소폭 향상되었음을 알 수 있다.
또한, 항복강도/인장강도 비율도 종래와 유사한 성능을 보이는 것을 알 수 있다.
따라서, 본 발명의 실시예에 따른 탄성 및 성형성이 우수한 알루미늄 합금은 종래 상용 6000계 알루미늄 및 상용 7000계 알루미늄에 탄성, 성형성 및 충돌 에너지 흡수 성능이 향상되어, 충돌 부재의 강성 및 NVH 특성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 탄성 및 성형성이 우수한 알루미늄 합금 제조방법은 용융로에 수용된 Al 용탕에 Al-Ti 모합금, Al-B 모합금 또는 75wt% Al염 화합물을 장입하는 장입단계와 강화상으로 AlB2상 및 TiB2상을 생성되면서 분산될 수 있도록, 교반하는 교반단계을 포함한다.
장입단계는 Al-Ti 모합금, Al-B 모합금 또는 75wt% Al염 화합물 중 어느 하나 이상을 장입하여 용탕의 조성비가 Ti : B : Mg = 1 : 3.5~4.5 : 1을 만족하도록 하는 것이 바람직하다.
이때, 용탕에 장입되는 Al-Ti 모합금은 Ti : 5~20wt% 및 잔부 Al로 구성될 수 있으며, Al-B 모합금은 B : 3~10wt% 및 잔부 Al로 구성될 수 있다.
상기와 같은 비율을 유지하도록 함으로써, 탄성 향상에 효과적이면서도 성형성을 동시에 향상시킬 수 있는 TiB2상, AlB2상을 동시에 생성시키면서, 성형성과 충격특성에 불리한 Al3Ti상의 생성은 최소화할 수 있다.
교반단계는 강화상으로 TiB2상, AlB2상을 동시에 생성시키면서 분산되도록, 용융로 직경의 0.4배 이상의 길이를 갖는 교반자를 이용하여 용탕을 500rpm 이상의 속도로 용탕을 교반시키는 것이 바람직하다.
교반자의 길이와 교반속도는 강화상의 반응 속도 및 분산에 영향을 주는 것으로 교반자의 길이는 용융로의 40% 이상이 되는 것을 사용하여야 하며, 교반속도가 500rpm 미만인 경우, 성형성과 충격특성에 불리한 Al3Ti상이 생성되면서 TiB2상의 생성량이 부족하게 되어 성형성 및 충격특성이 저하되기 때문이다.
또한, 생성된 강화상이 용탕 내에 고르게 분산되지 못하여 용탕 부위에 따라 물성 특성편차가 발생되는 문제점을 유발할 수 있기 때문이다.
종래, 충돌 부재용 알루미늄 제조방법은 대부분 탄성을 향상시키기 위해 탄소나노튜브 또는 분말형태의 강화입자를 투입하였으나, 용탕에서 손실, 젖음성, 분산 등의 문제가 있으며 제조원가가 상승되는 문제점이 있는 반면, 본 발명은 조성비 제어를 통하여 성형성과 충격특성에 불리한 Al3Ti상의 생성은 억제하면서, TiB2상, AlB2상을 동시에 생성시키면서 용탕 내에 고루 분산되도록 함으로써, 탄성, 성형성 및 충돌 에너지 흡수성 등의 특성을 향상시키는 효과가 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만 해당 기술분야의 숙련된 당업자라면 하기의 청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (8)

  1. Ti, B 및 Mg를 포함하고 잔부 Al으로 조성되며, Ti : B : Mg의 조성비가 1 : 3.5~4.5 : 1이며, B는 2.5~5.5wt%로 구성되며, 강화상으로서 AlB2상 및 TiB2상을 모두 포함하는, 탄성 및 성형성이 우수한 알루미늄 합금.
  2. 청구항 1에 있어서,
    Mg: 0.4~1.2wt%, Si:0.2~0.9wt%, Ti: 1wt%이하(0 제외), B: 2.5~5.5wt% 및 잔부 Al으로 구성되되, Ti : B : Mg의 조성비가 1 : 3.5~4.5 : 1을 만족하도록 포함되며, 강화상으로서 AlB2상 및 TiB2상을 모두 포함하는, 탄성 및 성형성이 우수한 알루미늄 합금.
  3. 청구항 1에 있어서,
    Zn: 0.4~6.5wt%, Mg: 0.4~1.2wt%, Ti: 1wt%이하(0 제외), B: 2.5~5.5wt% 및 잔부 Al으로 구성되되, Ti : B : Mg의 조성비가 1 : 3.5~4.5 : 1을 만족하도록 포함되며, 강화상으로서 AlB2상 및 TiB2상을 모두 포함하는, 탄성 및 성형성이 우수한 알루미늄 합금.
  4. 청구항 1에 있어서,
    탄성계수 : 77GPa 이상, DAS : 30㎛ 미만, 잠열 : 380 J/g 미만, 항복강도/인강강도 비 : 54 미만인 것을 특징으로 하는, 탄성 및 성형성이 우수한 알루미늄 합금.
  5. 알루미늄 합금을 제조하는 방법으로서,
    용융로에 수용된 Al 용탕에 Al-Ti 모합금, Al-B 모합금 또는 75wt% Al염 화합물을 장입시키되, Ti : B : Mg의 조성비가 1 : 3.5~4.5 : 1을 만족하도록 장입하는 장입단계; 및
    자발반응으로 강화상인 AlB2상 및 TiB2상을 생성시키면서 분산될 수 있도록, 교반자를 이용하여 용탕을 교반하는 교반단계;를 포함하는, 탄성 및 성형성이 우수한 알루미늄 합금 제조방법.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 교반자의 길이는 상기 용융로 직경의 0.4배 이상의 길이를 갖도록 형성되며,
    상기 교반하는 과정은, 500rpm 이상의 속도로 상기 용탕을 교반하는 것을 특징으로 하는, 탄성 및 성형성이 우수한 알루미늄 합금 제조방법.
  7. 청구항 6에 있어서,
    Al-Ti 모합금은 Ti : 5~20wt% 및 잔부 Al로 구성된 것을 특징으로 하는, 탄성 및 성형성이 우수한 알루미늄 합금 제조방법.
  8. 청구항 6에 있어서,
    Al-B 모합금은 B : 3~10wt% 및 잔부 Al로 구성된 것을 특징으로 하는, 탄성 및 성형성이 우수한 알루미늄 합금 제조방법.
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Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6738125B2 (ja) * 2014-11-19 2020-08-12 現代自動車株式会社Ｈｙｕｎｄａｉ Ｍｏｔｏｒ Ｃｏｍｐａｎｙ 自動車外板用アルミニウム合金及びその製造方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003239030A (ja) * 2002-02-18 2003-08-27 Kobe Steel Ltd ホウ素含有高剛性Ａｌ合金
KR20120059256A (ko) 2010-11-30 2012-06-08 현대자동차주식회사 티타늄 붕화물을 포함하는 알루미늄 주조재 및 그의 제조 방법
KR20140021396A (ko) * 2012-08-10 2014-02-20 현대자동차주식회사 강화상의 형상 및 생성 위치 제어를 이용한 알루미늄 합금 제조 방법

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS63217334A (ja) * 1987-03-06 1988-09-09 Hitachi Ltd 自動合焦調節装置
JPS63247334A (ja) * 1987-04-03 1988-10-14 Showa Alum Corp 表面平滑性に優れた押出用アルミニウム合金
JPH03223436A (ja) 1990-01-29 1991-10-02 Furukawa Alum Co Ltd アルミニウム合金制振材料とその製造方法
JP3223619B2 (ja) 1992-12-25 2001-10-29 トヨタ自動車株式会社 高耐熱・高耐摩耗性アルミニウム合金、高耐熱・高耐摩耗性アルミニウム合金粉末及びその製造方法
US7449073B2 (en) * 2004-07-15 2008-11-11 Alcoa Inc. 2000 Series alloys with enhanced damage tolerance performance for aerospace applications
CN100491562C (zh) * 2006-10-18 2009-05-27 东华大学 一种细晶粒铝合金及其制备方法
KR20100105917A (ko) 2009-03-23 2010-10-01 알티전자 주식회사 내외장재용 알루미늄-마그네슘 합금
GB2477744B (en) * 2010-02-10 2014-06-04 Aeromet Internat Plc Aluminium-copper alloy for casting
KR101491216B1 (ko) 2012-12-13 2015-02-11 현대자동차주식회사 고탄성 알루미늄합금 및 그 제조방법
KR101491218B1 (ko) 2012-12-17 2015-02-06 현대자동차주식회사 알루미늄합금 제조방법

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003239030A (ja) * 2002-02-18 2003-08-27 Kobe Steel Ltd ホウ素含有高剛性Ａｌ合金
KR20120059256A (ko) 2010-11-30 2012-06-08 현대자동차주식회사 티타늄 붕화물을 포함하는 알루미늄 주조재 및 그의 제조 방법
KR20140021396A (ko) * 2012-08-10 2014-02-20 현대자동차주식회사 강화상의 형상 및 생성 위치 제어를 이용한 알루미늄 합금 제조 방법

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