KR20230110390A - 알루미늄 합금 재료 및 이의 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 실시예에 따른 알루미늄 합금 재료는, 그레인 바운더리(grain boundary) 및 상기 그레인 바운더리에 의해 분할되는 복수의 그레인(grain)을 포함하며 면심입방 결정구조를 갖는 알루미늄 합금으로, 산소(O), 탄소(C) 및 질소(N) 중 선택된 하나 또는 이상의 비금속 원소가 알루미늄 기지에 고용되어 형성된 밴드(band)를 포함한다. 상기 그레인들 각각은 소각 그레인 바운더리(Low-angle grain boundary, LAGB)에 의해 분할된 복수의 서브-그레인들을 포함하고, 상기 소각 그레인 바운더리에 위치하는 밴드는 알루미늄 기지와 정합 계면(coherent interface)을 형성할 수 있다. 상기 밴드에는 다수의 전위가 이미 존재하여 소성변형 시 전위 셀의 크기를 줄여 연신율 향상에 크게 기여한다. 이러한 알루미늄 합금 재료는 높은 압하율의 냉간압연이 진행될 수 있고, 그 결과 연신율이 현저하게 향상된 판재를 얻을 수 있다.

Description

알루미늄 합금 재료 및 이의 제조방법{ALUMINIUM ALLOY MATERIAL AND METHOD OF MANUFACTURING THE ALUMINIUM ALLOY MATERIAL}
본 발명은 높은 연신율과 강도를 갖는 알루미늄 합금 재료, 이의 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로, 알루미늄 또는 이의 합금은 알루미늄의 가볍고 내구성이 큰 특성을 이용해 다양한 형상으로 제작이 가능하여, 산업적인 응용 범위가 매우 넓은 재료이다. 알루미늄 그 자체는 강도가 낮아 쉽게 변형되지만, 알루미늄 합금은 첨가 원소에 의해 강도가 향상되어 자동차 또는 항공기 산업 분야에 적용 가능한 정도로 고강도 및 고신뢰성을 갖는다. 최근 알루미늄 합금은 우수한 기계적 강도와 낮은 비중으로, 자동차 및 항공기 분야는 물론 건축, 화학, 로봇 및 전자 제품과 같은 다양한 분야로 응용이 확대되고 있다.
그러나, 알루미늄 합금은 연신율이 낮기 때문에 가공성이 좋지 않은 문제가 있다. 알루미늄계 매트릭스에 합금 원소를 첨가하더라도, 연신율은 개선되지 않거나 오히려 감소할 수 있다. 또한, 알루미늄계 매트릭스에 첨가되는 원소들의 종류가 많아질수록 강도와 같은 특성의 향상을 어느 정도 기대할 수 있지만, 연신율의 향상 효과가 제한적이고 충분하지 않을 수 있다.
본 발명의 일 목적은 높은 연신율 및 높은 기계적 강도를 갖는 알루미늄 합금 재료를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 상기 알루미늄 합금 재료의 제조방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 실시예에 따른 알루미늄 합금 재료는, 고각 그레인 바운더리(High-angle grain boundary, HAGB) 및 상기 고각 그레인 바운더리에 의해 분할되는 복수의 그레인(grain)을 포함하며 면심입방 결정구조를 갖는 알루미늄 합금 기지; 및 상기 알루미늄 합금 기지 내부에 산소(O), 탄소(C) 및 질소(N) 중에서 선택된 하나 이상의 비금속 원소가 알루미늄 기지에 고용되어 형성된 밴드(band);를 포함할 수 있다.
상기 밴드(band)에는 다수의 전위가 존재하여 소성변형 시 전위 셀(dislocation cell)과 같은 역할을 수행하여 재료의 소성 변형 능력을 향상시킬 수 있다.
본 발명의 일 예시에서, 상기 합금 원소는 아연, 마그네슘, 실리콘, 철 및 구리로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상을 선택적으로 포함할 수 있다. 상기 아연이 포함되는 경우 상기 아연의 함량은 예를 들어 상기 알루미늄 합금 기지를 기준으로 0.1 wt.% 이상 12.0 wt.% 이하일 수 있으며, 마그네슘이 포함되는 경우 상기 마그네슘의 함량은 0.1 wt.% 이상 9.0 wt.% 이하일 수 있다. 또한 실리콘이 포함되는 경우 상기 실리콘의 함량은 0.1 wt.% 이상 13.0 wt.% 이하일 수 있고, 구리가 포함되는 경우 상기 구리의 함량은 0.1 wt.% 이상 5.0 wt.% 이하일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
일 실시예에 있어서, 상기 합금 원소는 스칸듐(Sc), 이트륨(Y), 타이타늄(Ti), 지르코늄(Zr), 바나듐(V), 크롬(Cr), 망간(Mn), 철(Fe), 니켈(Ni), 구리(Cu), 은(Ag), 아연(Zn), 텅스텐(W), 마그네슘(Mg), 칼슘(Ca), 스트론튬(Sr) 및 베릴륨(Be)으로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 예시에서, 상기 그레인들 각각은 소각 그레인 바운더리(Low-angle grain boundary, LAGB)에 의해 분할된 복수의 서브-그레인(sub-grain)들을 포함하며, 소각 그레인 바운더리에 배치된 상기 밴드는 인접한 서브-그레인들 중 적어도 하나와 실질적인 정합 계면(coherent interface)을 형성할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 밴드의 평균 폭은 5 nm 이상, 100 nm 이하이고, 평균 길이는 1 ㎛ 이상, 10 ㎛ 이하일 수 있다.
하나의 예시에서, 상기 밴드의 격자 상수는 상기 알루미늄 합금 기지의 격자 상수보다 0.01% 내지 10% 클 수 있다.
본 발명의 일 예시에서, 상기 밴드는 기 형성된 전위를 포함하고, 소성 변형 시 상기 밴드의 전위 셀의 크기가 작아질 수 있다. 이는 상기 밴드가 전위 셀(dislocation cell)과 같은 역할을 수행할 수 있음에 기인한 것으로, 재료의 소성 변형 능력을 향상시킬 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 알루미늄 합금 재료는 상기 밴드의 존재로 인하여 우수한 연신율을 가질 수 있으며, 이를 통해 냉간 압연이 가능할 수 있다.
또한, 상기 알루미늄 합금 재료의 압연 가공 시 상기 밴드는 가공재의 내부에 유지될 수 있으며, 상기 알루미늄 합금 재료의 내부에 분산되어 배치될 수 있다.
상기 밴드는 전위의 이동을 방해 또는 억제하는 장애물의 역할을 할 수 있고, 그 결과 상기 알루미늄 합금 재료의 강도를 향상시킬 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 알루미늄 합금 재료는 주조재 결정립의 평균 입경이 20 ㎛ 이상, 800 ㎛ 이하일 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 알루미늄 합금 재료의 제조방법은, 알루미늄 합금 용탕을 마련하는 제1 단계; 상기 알루미늄 합금 용탕 내에 비금속 함유 나노분말을 혼합하는 제2 단계; 상기 알루미늄 합금 용탕으로부터 미분해 나노분말의 적어도 일부를 제거하는 제3 단계; 및 상기 알루미늄 합금 용탕을 고화시켜 주조재를 제조하는 제4 단계;를 포함한다.
일 실시예에 있어서, 상기 비금속 함유 나노분말은 아연 산화물(ZnO), 타이타늄 산화물(TiO2), 구리 산화물(CuO2), 철 산화물(Fe2O3), 구리 질화물(CuN), 철 질화물(FeN), 아연 질화물(ZnN), 타이타늄 질화물(TiN), 마그네슘 질화물(MgN), 알루미늄 산화물(Al2O3), 알루미늄 질화물(AlN), 마그네슘 산화물(MgO2), 실리콘 산화물(SiO2), 실리콘 탄화물(SiC), 실리콘 질화물(Si3N4), 텅스텐 산화물(WO) 및 텅스텐 질화물(WN)로 이루어진 그룹에서 선택된 하나 이상을 포함하고, 상기 주조재는 상기 비금속 함유 나노분말의 분해에 의해 생성된 산소(O), 탄소(C) 및 질소(N) 중 선택된 하나 이상의 비금속 원소와 알루미늄 원소의 고용체 구조를 갖는 밴드를 포함할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 주조재 내부에 분말 형태로 잔존하는 상기 비금속 함유 나노분말의 함량이 0.001 wt% 이하가 되도록, 상기 제3 단계 동안 상기 알루미늄 합금 용탕으로부터 상기 비금속 함유 나노분말 중 미분해된 나노분말이 제거될 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 알루미늄 합금 재료는 상기 밴드로 인해 우수한 연신율을 가지며, 이로 인해 냉간 압연이 가능한 재료일 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 알루미늄 합금 재료의 제조방법은 상기 주조재를 열간 압연 후 냉간 압연하여 냉간 압연 재료를 제조하는 제5 단계를 더 포함할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 주조재를 열간 압연하여 플레이트 형상의 열간 압연재료를 제조한 후 상기 열간 압연재료의 두께의 70% 내지 98%를 냉간 압연하여 상기 냉간 압연 재료를 제조할 수 있다.
본 발명의 알루미늄 합금 재료 및 이의 제조방법에 따르면, 알루미늄 합금 기지 및 이의 내부에 밴드를 포함함으로써, 높은 연신률을 가지면서 아울러 강도와 같은 기계적 물성이 우수한 알루미늄 합금 재료를 구현할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 알루미늄 합금 재료를 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 알루미늄 합금 재료의 제조방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 3은 알루미늄 합금 용탕 내에 비금속 함유 나노분말을 혼합하는 공정에 사용되는 교반장치를 개략적으로 도시한 모식도이다.
도 4(a)는 비교예에 따라 제조된 9Zn-2.5Mg-1.5Cu-0.3Ti 알루미늄 합금 주조재의 OM 이미지이며, 도 4(b)는 본 발명의 실시예에 따라 제조된 9Zn-2.5Mg-1.5Cu-0.3Ti 알루미늄 합금 주조재의 OM 이미지이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따라 제조된 알루미늄 합금 기지에서 밴드를 촬영한 TEM 이미지이다.
도 6(a)는 본 발명의 실시예에 따라 제조된 알루미늄 합금 재료의 밴드를 고배율로 촬영한 HR-TEMimage이다.
도 6(b), 6(c) 및 6(d)는 각각 (111), (220), (131) 면에서 촬영한 IFFT(inversedfast Fourier transform) 이미지이다.
도 7(a)는 실시예에 따라 제조된 5000계 알루미늄 합금 주조재와 비교예에 따라 제조된 5000계 알루미늄 합금 주조재에 대한 인장시험 결과를 나타내는 그래프이다.
도 7(b)는 실시예에 따라 제조된 7000계 알루미늄 합금 주조재와 비교예에 따라 제조된 7000계 알루미늄 합금 주조재에 대한 인장시험 결과를 나타내는 그래프이다.
도 8은 도 7(b)의 비교 대상인 실시예에 따라 제조된 7000계 알루미늄 합금 주조재와 비교예에 따라 제조된 7000계 알루미늄 합금 주조재에 대한 열간압연 및 냉간압연 공정에서의 시료 이미지들이다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따라 제조된 알루미늄 합금 재료를 간 압연 및 재결정 열처리 한 후 촬영한 TEM 이미지이다.
도 10(a), 10(b) 및 10(c)는 각각 비교예에 따라 제조된 5000계, 6000계 및 7000계 알루미늄 합금 주조재를 열간압연한 재료와 본 발명의 실시예에 따라 제조된 5000계, 6000계 및 7000계 알루미늄 합금 주조재를 열간압연 후 냉간압연한 재료에 대한 인장시험 결과를 나타내는 그래프이다.
도 11(a) 및 11(b) 각각 본 발명의 실시예에 따라 제조된 1000계 및 8000계 알루미늄 합금 판재의 인장시험 결과를 나타내는 그래프이다.
도 11(c)는 본 발명의 실시예에 따라 제조된 Al-7.0Si-0.3Mg 알루미늄 합금 주조재를 열간압연 후 냉간압연한 판재의 인장시험 결과를 나타내는 그래프이다.
도 12는 본 발명의 실시예에 따라 제조한 알루미늄 합금 판재를 5% 변형시킨 후의 TEM 이미지이다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대해 상세히 설명한다. 본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다. 첨부된 도면에 있어서, 구조물들의 치수는 본 발명의 명확성을 기하기 위하여 실제보다 확대하여 도시한 것이다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
<알루미늄 합금 재료>
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 알루미늄 합금 재료를 설명하기 위한 모식도이다. 도 1을 참조하면, 본 실시예에 따른 알루미늄 합금 재료는 알루미늄 합금 기지(AM10) 및 상기 알루미늄 합금 기지(AM10) 내부에 위치하는 밴드(SP10)를 포함할 수 있다.
본 명세서에서 「밴드」는 상기 알루미늄 합금 기지(AM10)의 고각 및/또는 소각 그레인 바운더리를 형성하는 면을 따라 연장된 밴드(band), 로드(rod) 형태, 시트(sheet) 형태 또는 이들과 유사한 형태를 가지는 조직을 의미할 수 있다. 상기 밴드는 순수 알루미늄 원소들의 결정 구조에서 후술하는 비금속 원소가 일부 알루미늄 원소를 치환하거나 상기 결정 구조를 이루는 알루미늄 원소들 사이에 침입된 고용체 구조를 가질 수 있다. 상기 순수 알루미늄 원소들의 결정 구조는 면심입방 구조(Face-centered cubic, FCC)일 수 있다. 따라서 상기 밴드는 도 5에서 확인할 수 있듯이 TEM 이미지 등에서 육안을 통해 확인이 가능하며, 알루미늄과 고용체를 형성하고 있는 비금속 원소를 통해서도 확인이 가능할 수 있다. 상기 밴드는 약 5 nm 내지 100 nm 정도의 밴드폭 및 약 1㎛ 내지 10㎛의 길이를 갖는 것을 확인할 수 있다. 또한, 소각 그레인 바운더리에 배치된 상기 밴드는 인접한 서브-그레인들 중 적어도 하나와 실질적인 정합 계면(coherent interface)을 형성하는 것을 특징으로 하며, 상기 정합 계면을 따라서 소정 밀도의 서로 이격된 복수의 전위(dislocation)가 제공될 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 합금 원소는 아연, 마그네슘, 실리콘, 철 및 구리로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상을 선택적으로 포함할 수 있다. 상기 아연이 포함되는 경우 상기 아연의 함량은 예를 들어 상기 알루미늄 합금 기지를 기준으로 0.1 wt.% 이상 12.0 wt.% 이하일 수 있으며, 마그네슘이 포함되는 경우 상기 마그네슘의 함량은 0.1 wt.% 이상 9.0 wt.% 이하일 수 있다. 또한 실리콘이 포함되는 경우 상기 실리콘의 함량은 0.1 wt.% 이상 13.0 wt.% 이하일 수 있고, 구리가 포함되는 경우 상기 구리의 함량은 0.1 wt.% 이상 5.0 wt.% 이하일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
일 실시예에 있어서, 상기 합금 원소는 스칸듐(Sc), 이트륨(Y), 타이타늄(Ti), 지르코늄(Zr), 바나듐(V), 크롬(Cr), 망간(Mn), 철(Fe), 니켈(Ni), 구리(Cu), 은(Ag), 아연(Zn), 텅스텐(W), 마그네슘(Mg), 칼슘(Ca), 스트론튬(Sr) 및 베릴륨(Be)으로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상을 포함할 수 있다.
상기 알루미늄 합금 기지(AM10)는 상기의 합금원소와 알루미늄(Al)의 합금으로 형성될 수 있고, 다수의 그레인(grain)을 포함하는 결정질 구조를 가질 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 알루미늄 합금 기지(AM10)는 순수 알루미늄 원소들의 결정 구조에서 상기 합금 원소가 상기 결정 구조를 유지한 상태에서 일부 알루미늄 원소를 치환하거나 상기 결정 구조를 이루는 알루미늄 원소들 사이에 침입된 고용체 구조를 가질 수 있다. 상기 순수 알루미늄 원소들의 결정 구조는 면심입방 구조(Face-centered cubic, FCC)일 수 있다.
일 실시예로, 상기 알루미늄 합금 기지(AM10)는 고각 그레인 바운더리(High-angle grain boundary, HAGB)(GB10)에 의해 분할된 복수의 그레인들(G10)을 포함할 수 있고, 각각의 그레인들(G10)은 소각 그레인 바운더리(Low-angle grain boundary, LAGB)(SGB10)에 의해 분할된 복수의 서브-그레인들(sub-grain)(SG10)을 포함할 수 있다.
상기 고각 그레인 바운더리(GB10)에 의해 분할된 인접한 2개의 그레인들(G10)의 결정 배향 방향들은 약 15° 이상의 미스오리엔테이션 각도(mis-orientation angle)을 형성할 수 있고, 상기 소각 그레인 바운더리(Low-angle grain boundary, LAGB)(SGB10)에 의해 분할된 인접한 2개의 서브-그레인들(SG10)의 결정 배향 방향들은 약 15° 미만, 예를 들면, 약 10° 이하의 미스오리엔테이션 각도(mis-orientation angle)을 형성할 수 있다.
일 실시예로, 상기 소각 그레인 바운더리(SGB10)에 배치된 상기 밴드(SP10)의 경우, 인접하게 위치하는 서브-그레인들(SG10) 중 적어도 하나와 실질적인 정합 계면(coherent interface)을 형성할 수 있다. 따라서, 상기 정합 계면을 따라서 소정 밀도의 서로 이격된 복수의 전위(dislocation)(미도시)가 제공될 수 있다. 이에 따라 상기 알루미늄 합금 재료의 변형 시에 상기 밴드(SP10)은 전위의 공급 소스로서 기능할 수 있고, 그 결과 상기 알루미늄 합금 재료의 연신률이 현저하게 향상될 수 있다. 또한, 상기 알루미늄 합금 재료를 변형 시키는 경우, 상기 밴드(SP10)은 상기 전위의 이동을 방해 또는 억제하는 장애물의 역할을 할 수 있고, 그 결과 상기 알루미늄 합금 재료의 강도를 향상시킬 수 있다.
일 실시예로, 상기 그레인(G10) 각각의 평균 크기(폭)는, 예컨대, 약 20 내지 800 ㎛ 정도일 수 있고, 상기 밴드(SP10)에 의해 분할되는 상기 서브-그레인(SG10) 각각의 평균 크기(폭)는, 예컨대, 약 100 내지 1000 nm 정도일 수 있다. 그러나, 상기 그레인(G10) 및 상기 서브-그레인(SG10)의 크기 범위는 예시적인 것이고, 이에 제한되는 것은 아니다.
일 실시예에 있어서, 상기 밴드(SP10)는 산소(O), 탄소(C) 및 질소(N) 중 선택된 하나 이상의 비금속 원소와 알루미늄 원소의 고용체 구조를 가질 수 있다. 상기 밴드(SP10)는 상기 알루미늄 합금 기지(AM10)와 동일 또는 유사한 결정구조를 가질 수 있다. 예를 들면, 상기 밴드(SP10)는 순수 알루미늄으로 형성된 결정 구조 내부에 상기 비금속 원소가 침입된 형태의 결정구조를 가질 수 있고, 이로 인해 상기 밴드(SP10)의 격자 상수는 상기 알루미늄 합금 기지(AM10)의 격자 상수보다 클 수 있다. 일 예로, 상기 밴드(SP10)의 격자 상수는 상기 알루미늄 합금 기지(AM10)의 격자 상수보다 약 0.01% 이상 10% 이하의 범위로 클 수 있다. 예를 들면, 상기 밴드(SP10)의 격자 상수는 약 0.405 nm 이상, 약 0.42 nm 이하일 수 있다.
한편, 상기 밴드(SP10)에서, 상기 비금속 원소의 함유량은 약 0.01 wt.% 이상, 10 wt.% 이하일 수 있고, 이 경우 상기 밴드(SP10)는 고유의 알루미늄 산화물(Al2O3), 알루미늄 탄화물(Al4C3, Al2C, Al2C2), 알루미늄 질화물(AlN) 등을 함유하지 않을 수 있다.
한편, 상기 밴드(SP10)가 상기 그레인 바운더리(GB10, SGB10)의 일부를 형성하는 경우, 상기 밴드(SP10) 부분의 두께는 다른 그레인 바운더리(GB10, SGB10) 영역의 두께보다 클 수 있다. 일 예로, 상기 밴드의 평균 폭은 5 nm 이상, 100 nm 이하이고, 또는 약 20 nm 이상, 65 nm 이하일 수 있다. 상기 밴드의 평균 길이는 1 ㎛ 이상, 10 ㎛ 이하일 수 있다.
본 발명의 일 예시에서, 상기 밴드는 기 형성된 전위를 포함하고, 소성 변형 시 상기 밴드의 전위 셀의 크기가 작아질 수 있다. 상기 밴드는 새로운 전위(Dislocation)의 소스(Source) 및 이미 생성된 전위의 싱크(Sink) 역할을 수행하여 전위의 활동성(Dislocation activity)을 향상시킬 수 있고, 이에 따라 상기 밴드를 구비하는 알루미늄 합금 재료는 현저하게 향상된 연신률을 가질 수 있다. 또한, 상기 밴드에 의해 활성화된 전위(Dislocation)로 인해 전위 셀 크기(dislocation cell size)가 굉장히 작아짐으로써, 전체적인 소성 변형 능력을 향상시킬 수 있다.
일 실시예에 있어서, 본 발명의 실시예에 따른 알루미늄 합금 재료는 주조재(cast material)이거나 상기 주조재로부터 가공되어 제조된 판상의 가공재일 수 있다. 상기 알루미늄 합금 재료가 주조재인 경우, 상기 주조재를 압연 가공 공정을 통해 가공되더라도, 상기의 밴드(SP10)은 상기 가공재 내부에 유지될 수 있다. 이 때, 상기 알루미늄 합금 재료는 주조재 결정립의 평균 입경이 20 ㎛ 이상, 800 ㎛ 이하일 수 있다.
일 실시예로, 상기 본 발명의 실시예에 따른 알루미늄 합금 재료는 주조물을 냉간압연하여 제조된 재료일 수 있다. 종래의 세라믹 강화입자를 함유하는 알루미늄 합금 복합체 재료의 경우, 연신률이 낮아서 냉간압연 공정을 통한 가공이 실질적으로 불가능하였으나, 본 발명에 따른 알루미늄 합금 재료는 전술한 밴드의 존재로 인하여 높은 연신률을 가지고 있으므로, 냉간압연 공정을 통해 가공이 가능하다. 또한, 상기 알루미늄 합금 재료의 압연 가공 시 상기 밴드는 가공재의 내부에 유지될 수 있으며, 상기 알루미늄 합금 재료의 내부에 분산되어 배치될 수 있다.
본 발명의 알루미늄 합금 재료에 따르면, 다결정질 알루미늄 합금 기지에 상기 기지와 결정구조가 동일 또는 유사한 구조의 밴드가 상기 합금 기지 내에 분산된 구조를 갖고 있어서, 상기 밴드가 변형 시에 전위 생성의 소스로 작용할 수 있을 뿐만 아니라 전위의 이동에 대한 장애물로 작용할 수 있으므로, 상기 알루미늄 합금 재료는 현저하게 향상된 연신율 및 높은 강도 등의 우수한 기계적 물성을 함께 가질 수 있다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 알루미늄 합금 재료의 제조방법을 설명하기 위한 순서도이고, 도 3은 알루미늄 합금 용탕 내에 비금속 함유 나노분말을 혼합하는 공정에 사용되는 교반장치를 설명하기 위한 도면이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 알루미늄 합금 재료의 제조방법은 알루미늄 합금 용탕을 마련하는 제1 단계(S110), 상기 알루미늄 합금 용탕 내에 비금속 함유 나노분말을 혼합하는 제2 단계(S120), 상기 알루미늄 합금 용탕으로부터 미분해 나노분말을 제거하는 제3 단계(S130), 상기 알루미늄 합금 용탕을 고화시켜 주조재를 제조하는 제4 단계(S140) 및 상기 주조재를 열간 압연 후 냉간 압연하여 냉간 압연 재료를 제조하는 제5 단계(S150)를 포함할 수 있다.
상기 제1 단계(S110)에 있어서, 상기 알루미늄 합금 용탕은 알루미늄 합금을 전기 용해로를 이용하여 가열함으로써 제공될 수 있다. 상기 용탕의 가열 온도는, 예컨대, 약 650℃ 내지 1000℃ 정도일 수 있지만, 이에 한정되지 않고 변화될 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 알루미늄 합금 용탕은 알루미늄과 함께 스칸듐(Sc), 이트륨(Y), 타이타늄(Ti), 지르코늄(Zr), 바나듐(V), 크롬(Cr), 망간(Mn), 철(Fe), 니켈(Ni), 구리(Cu), 은(Ag), 아연(Zn), 텅스텐(W), 마그네슘(Mg), 칼슘(Ca), 스트론튬(Sr), 베릴륨(Be) 등으로부터 선택된 하나 이상의 합금원소를 포함할 수 있다.
일 실시예로, 상기 알루미늄 합금 용탕은 알루미늄과 함께 아연, 마그네슘, 실리콘, 철 및 구리로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상의 합금 원소를 선택적으로 포함할 수 있다. 상기 합금 원소로 아연이 포함되는 경우 상기 아연의 함량은 예를 들어 상기 알루미늄 합금 기지를 기준으로 0.1 wt.% 이상 12.0 wt.% 이하일 수 있으며, 마그네슘이 포함되는 경우 상기 마그네슘의 함량은 0.1 wt.% 이상 9.0 wt.% 이하일 수 있다. 또한 상기 합금 원소로 실리콘이 포함되는 경우 상기 실리콘의 함량은 0.1 wt.% 이상 13.0 wt.% 이하일 수 있고, 구리가 포함되는 경우 상기 구리의 함량은 0.1 wt.% 이상 5.0 wt.% 이하일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
상기 제2 단계(S120)에 있어서, 상기 용탕 내에 비금속 원소의 전구체인 비금속 함유 나노분말을 첨가할 수 있다. 상기 비금속 함유 나노 분말은 전술한 밴드를 형성하기 위해 첨가하는 것으로, 상기 비금속 원소는 산소(O), 탄소(C) 및 질소(N) 중 적어도 하나일 수 있다. 상기 비금소 함유 나노분말은 상기 비금속 원소를 포함하는 화합물의 분말일 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 비금속 함유 나노분말은 세라믹 나노분말일 수 있다. 구체적인 예로, 상기 나노분말은 아연 산화물(ZnO), 타이타늄 산화물(TiO2), 구리 산화물(CuO2), 철 산화물(Fe2O3), 구리 질화물(CuN), 철 질화물(FeN), 아연 질화물(ZnN), 타이타늄 질화물(TiN) 및 마그네슘 질화물(MgN) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 또는, 상기 나노분말은 알루미늄 산화물(Al2O3), 알루미늄 질화물(AlN), 마그네슘 산화물(MgO2), 실리콘 산화물(SiO2), 실리콘 탄화물(SiC), 실리콘 질화물(Si3N4), 텅스텐 산화물(WO) 및 텅스텐 질화물(WN) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 그러나 이러한 상기 나노분말의 구체적인 물질 종류는 예시적인 것이고, 본 발명은 이에 한정되지 않는다.
일 실시예에 있어서, 상기 비금속 함유 나노분말은 약 5 nm 내지 500 nm의 평균 입경을 가질 수 있다. 상기 비금속 함유 나노분말의 평균 입경이 500 nm보다 큰 경우, 상기 용탕 내에서 분해되는 상기 비금속 함유 나노분말의 비율이 현저하게 낮아져서, 알루미늄 합금 재료 내에 생성되는 밴드의 양이 너무 적어지는 문제점이 발생할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 비금속 함유 나노분말은 상기 용탕 전체 중량 대비 약 0.01 wt% 내지 5.0 wt% 정도의 양으로, 바람직하게는, 약 0.1 wt% 내지 4.0 wt% 정도의 양으로 첨가될 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 비금속 함유 나노분말을 상기 알루미늄 합금 용탕에 혼합하는 방법은 특별히 제한되지 않는다. 예를 들면, 상기 비금속 함유 나노분말은 도 3에 도시된 교반 장치를 이용하여 상기 알루미늄 합금 용탕에 혼합될 수 있다. 상기 비금속 함유 나노분말을 상기 알루미늄 합금 용탕에 혼합하는 장치는 충분한 전단력 및 내열성을 가진 것이라면 특별히 제한되지 않는다. 도 3에 도시된 교반 장치는 회전 날개가 상부 및 하부 두군데 배치되어 있으나, 이에 제한되는 것은 아니며, 회전 날개의 개수 및 로터의 형태 등은 필요에 따라 변형될 수 있다.
한편, 상기 제2 단계(S120) 동안, 상기 비금속 함유 나노분말의 적어도 일부는 상기 용탕 내에서 분해될 수 있다. 상기 비금속 함유 나노분말의 크기가 나노 스케일을 가지므로, 상기 비금속 나노분말을 이루는 화합물의 용융 온도 이하의 온도에서 상기 비금속 나노분말은 분해될 수 있다.
또한, 상기 용탕 내에서 분해된 상기 비금속 함유 나노분말의 성분들은 확산에 의해 상기 용탕 내에서 서로 상대적으로 이동할 수 있다. 상기 비금속 함유 나노 분말이 용탕 내에서 교반되면서 일부 성분이 분해되고 확산됨에 따라 상기 비금속 성분이 고각 그레인 바운더리 및 소각 그레인 바운더리에 분산될 수 있으며, 알루미늄 기지 내에 고용될 수 있다.
상기 제3 단계(S130)에 있어서, 상기 알루미늄 합금 용탕에 상기 비금속 함유 나노분말을 혼합하고 일정 시간 경과 후, 상기 알루미늄 합금 용탕으로부터 상기 비금속 함유 나노분말 중 미분해된 나노분말의 적어도 일부를 제거할 수 있다. 상기 제4 단계(S140)에 의해 제조되는 주조재 내부에 잔존하는 상기 비금속 함유 나노분말의 양이 지나치게 증가되는 경우, 상기 주조재의 강도는 향상될 수 있으나, 상기 주조재의 연신률이 현저하게 감소되는 문제점이 발생하고, 그 결과 상기 주조재를 냉간압연 공정을 통해 가공할 수 없는 문제점이 발생할 수 있다. 일 실시예로, 상기 주조재 내부에 분말 형태로 잔존하는 상기 비금속 함유 나노분말의 함량이 약 0.001 wt% 이하가 되도록, 상기 알루미늄 합금 용탕으로부터 상기 비금속 함유 나노분말 중 미분해된 나노분말의 적어도 일부를 제거할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 미분해된 나노분말은 가스 버블링 필터링(Gas bubbling filtration)의 방법으로 상기 알루미늄 합금 용탕으로부터 제거될 수 있다. 예를 들면, 상기 알루미늄 합금 용탕 내부에서 가스 버블링을 발생시킴으로써, 상기 미분해된 나노분말을 상기 용탕의 표면으로 부유시킬 수 있고, 부유된 나노분말을 상기 용탕으로부터 제거할 수 있다.
상기 제4 단계(S140)에 있어서, 상기 미분해된 나노분말이 제거된 상기 알루미늄 합금 용탕을 서서히 냉각 및 고화시켜 상기 주조재를 형성할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 주조재를 제조하기 위한 냉각 과정에서, 상기 알루미늄 합금 용탕은 결정화되어 알루미늄 합금 기지를 형성할 수 있고, 그리고 상기 알루미늄 합금 용탕의 결정화 과정에서, 상기 비금속 함유 나노분말의 분해에 의해 생성된 산소(O), 탄소(C) 또는 질소(N)의 비금속 원소는 상기 알루미늄 합금 기지에 분포되어 상기 알루미늄 합금 결정의 내부로 침입되어 앞에서 설명한 밴드를 형성할 수 있다.
상기 제1 내지 제4 단계(S110, S120, S130, S140)와 같이 제조된 주조재는 내부에 분말 형태의 강화상이 거의 존재하지 않을 뿐만 아니라 상기 알루미늄 합금 기지와 동일 또는 유사한 결정 구조를 가지며 전위의 소스로 작용하는 상기 밴드를 포함하므로, 매우 높은 연신률을 가질 뿐만 아니라 우수한 강도를 가질 수 있다.
상기 제5 단계(S150)에 있어서, 상기 주조재를 열간 압연 공정을 통해 1차적으로 가공한 후 이를 냉간 압연하여 냉간 압연 재료를 제조할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 주조재를 열간 압연 공정을 통해 제1 두께의 플레이트 형상의 열간 압연재료를 형성한 후 상기 제1 두께의 약 70 내지 98%, 예를 들면 약 80 내지 98%만큼 냉간 압연하여 상기 냉간 압연 재료를 제조할 수 있다. 예를 들면,상기 열간 압연재료의 두께는 약 5 mm 내지 30 mm일 수 있고, 상기 냉간 압연된 재료의 두께는 상기 두께의 약 2 내지 20%일 수 있다.
앞에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 알루미늄 합금 재료는 다결정질 알루미늄 합금 기지 및 상기 기지와 결정구조가 동일 또는 유사한 밴드가 분포된 구조를 갖고 있어서, 상기 알루미늄 합금 재료의 연신율 및 강도 등이 현저하게 향상되므로, 상대적으로 두꺼운 상태의 재료에 대해서도 약 70% 내지 98% 정도의 냉간 압연 가공이 가능하다.
이하 본 발명의 실험예에 대해 상술한다. 다만, 하기 실시예는 본 발명의 일부 실시 형태에 불과한 것으로서, 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.
순 알루미늄(순도 99.8%), 아연(순도 99.9%), 마그네슘(순도 99.8%), 구리(순도 99.9%), 실리콘(순도99.9%), 타이타늄(Al-10Ti 모합금), 크롬(Al-40Cr 모합금) 및 망간(Al-20Mn 모합금) 잉곳과 평균 입경이 약 20 nm의 크기를 지닌 아연 산화물(ZnO)을 출발 물질로 사용하였다.
SiC 도가니에 장입한 순 알루미늄을 760℃로 가열하여 용해한 후, 아연, 마그네슘, 구리 잉곳을 첨가하고 이들을 용해하여 타겟 조성의 알루미늄 합금 용탕을 제조하였다.
알루미늄 합금에 밴드를 형성하기 위해, 상기 제조된 알루미늄 합금 용탕 내에 상기 아연 산화물 분말을 장입하였다. 이후 교반 장치를 이용하여 400 rpm으로 15분 동안 교반하여 첨가된 아연 산화물 분말을 알루미늄 합금 용탕에 혼합하였다.
첨가한 아연 산화물이 충분히 혼합된 후 알루미늄 합금 용탕에서 불순물 및 잔류하는 미분해 아연 산화물 분말을 제거하였다. 불순문의 제거는 가스 버블링 필터링 방법을 사용했으며, 불순물 및 잔류 분말을 제거한 후 응고시켜 slab을 제조하였다.
또한, 비교예의 경우 비금속 원소로 사용된 아연 산화물을 사용하지 않은 것을 제외하고는 실시예와 동일한 알루미늄 및 합금 원소를 사용하고, 동일한 함량으로 합금 용탕을 제조한 것을 사용하였다.
하나의 실시예로, Al-9Zn-2.5Mg-1.5Cu-0.3Ti 알루미늄 합금 주조재를 상기 실시예를 통해 제조하였을 때, 주조재의 결정립이 약 20 ㎛ 수준으로 미세화 되었다. 이는 도4(a)의 비교예에 따라 제조된 알루미늄 합금 주조재의 결정립 크기(약 80 ㎛)보다 도4(b)의 실시예에 따라 제조된 알루미늄 합금 주조재의 결정립 크기가 굉장히 미세하다는 것을 확인할 수 있다.
또 하나의 실시예로 제조된 Al-6Zn-2.5Mg-1.5Cu 알루미늄 합금 slab를 430℃에서 6시간 균질화 열처리를 진행한 후 가공을 통해 표면의 산화물을 제거하였다. 상기 제조된 샘플을 400 ℃에서 20 mm까지 열간압연 한 후, 10~20%의 압하율로 1 mm까지 냉간압연하여 최종 알루미늄 합금 재료를 제작하였다.
도 5는 실시예에 따라 제조된 알루미늄 합금 재료에 대한 투과 전자 현미경 사진들이다. 도 5를 참조하면, 실시예에 따라 제조된 알루미늄 합금 재료는 약 200 nm 내지 500 nm의 크기를 갖는 서브-그레인들로 이루어지며, 서브-그레인들의 경계인 소각 그레인 바운더리에 밴드가 존재하는 것을 확인할 수 있다. 그리고 상기 밴드는 약 5 nm 내지 100 nm 정도의 밴드폭 및 약 1㎛ 내지 10㎛의 길이를 갖는 것을 확인할 수 있다.
도 6(a)는 상기 밴드를 고배율로 관찰한 HR-TEM image이고, 도 6(b), 도 6(c) 및 도 6(d)는 상기 밴드를 각각 (111), (220), (131)면에서 관찰한 IFFT(inversedfast Fourier transform) 이미지이다. 도 6(b) 내지 도 6(d)의 v형상은 알루미늄 격자 내에 존재하는 전위이다. 도 6을 참조하면 상기 밴드는 새로운 전위(Dislocation)의 소스(Source) 및 이미 생성된 전위의 싱크(Sink) 역할을 수행하여 전위의 활동성(Dislocation activity)을 향상시킬 수 있고, 이에 따라 상기 밴드를 구비하는 알루미늄 합금 재료는 현저하게 향상된 연신률을 가질 수 있다. 또한, 상기 밴드에 의해 활성화 된 전위(Dislocation)로 인해 전위 셀 크기(dislocation cell size)가 굉장히 작아짐으로써, 전체적인 소성 변형 능력을 향상시킬 수 있다.
도 7(a)는 실시예에 따라 제조된 5000계 알루미늄 합금 주조재와 비교예에 따라 제조된 5000계 알루미늄 합금 주조재에 대한 인장시험 결과를 나타내는 그래프이다. 실시예에 따라 제조된 5000계 알루미늄 합금 주조재의 조성은 Al-4.7Mg-4.0Zn-0.1Mn-0.1Cr이고, 비금속 함유 나노분말로 2.0 wt%의 ZnO 나노입자가 첨가되었다. 도 7(a)를 참조하면, 실시예에 따라 제조된 5000계 알루미늄 합금 주조재는 비교예에 따라 제조된 5000계 알루미늄 합금 주조재에 비해 약 3배 이상 높은 연신율을 나타냄을 확인할 수 있다.
도 7(b)는 실시예에 따라 제조된 7000계 알루미늄 합금 주조재와 비교예에 따라 제조된 7000계 알루미늄 합금 주조재에 대한 인장시험 결과를 나타내는 그래프이다. 실시예에 따라 제조된 7000계 알루미늄 합금 주조재의 조성은 Al-6Zn-2.5Mg-1.5Cu이고, 비금속 함유 나노분말로 2.0 wt%의 ZnO 나노입자가 첨가되었다. 도 7(b)를 참조하면, 실시예에 따라 제조된 7000계 알루미늄 합금 주조재는 비교예에 따라 제조된 7000계 알루미늄 합금 주조재에 비해 약 2배 이상 높은 연신율을 나타냄을 확인할 수 있다.
도 8은 도 7(b)의 비교 대상인 실시예에 따라 제조된 7000계 알루미늄 합금 주조재와 비교예에 따라 제조된 7000계 알루미늄 합금 주조재에 대한 열간압연 및 냉간압연 공정에서의 시료 이미지들이다.
도 8을 참조하면, 비교예에 따라 제조된 7000계 알루미늄 합금 주조재의 경우에는 냉간압연이 시작됨과 동시에 측면 크랙이 발생하고, 약 8 mm의 두께에서 판재의 파단이 발생하였음에 반해, 실시예에 따라 제조된 7000계 알루미늄 합금 주조재는 크랙의 발생이 거의 없이 최종적으로 1 mm 두께의 냉간 압연재가 제조되었다.
도 9(a) 및 도 9(b)는 실시예에 따라 제조된 알루미늄 합금 재료를 냉간 압연한 후 결정 열처리한 후의 미세구조를 촬영한 TEM 이미지이다. 도 9(a) 및 도 9(b)를 참조하면, 열간 및 냉간압연과 열처리 공정을 거치고 난 후에도 밴드가 존재하는 것을 확인할 수 있다. 이를 통해 본 발명에 따른 알루미늄 합금 재료의 밴드는 주조재에서와 동일하게 재료의 연신율 향상에 중요한 역할을 수행할 수 있음을 확인할 수 있다.
도 10(a), 도 10(b) 및 도 10(c)는 각각 비교예에 따라 제조된 5000계, 6000계 및 7000계 알루미늄 합금 주조재를 열간압연한 재료와 실시예에 따라 제조된 5000계, 6000계 및 7000계 알루미늄 합금 주조재를 열간압연 후 냉간압연한 재료에 대한 인장시험 결과를 나타내는 그래프이다. 실시예에 따라 제조된 5000계, 6000계 및 7000계 알루미늄 합금의 조성은 각각 Al-4.7Mg-4.0Zn-0.1Mn-0.1Cr, Al-1.2Si-0.4Mg-0.3Cu 및 Al-6Zn-2.5Mg-1.5Cu이다.
도 10을 참조하면, 실시예에 따라 제조된 5000계, 6000계 및 7000계 알루미늄 합금 주조재를 열간압연 후 냉간압연한 재료는 각각 비교예에 따라 제조된 5000계, 6000계 및 7000계 알루미늄 합금 주조재를 열간압연한 재료보다 우수한 연신율을 갖는 것으로 나타났다. 특히 냉간압연한 5000계 및 6000계 재료는 40%에 근접하는 우수한 연신율을 보였다.
도 11(a), 도 11(b) 및 도 11(c)는 각각 실시예에 따라 제조된 1000계, 8000계 및 Al-7.0Si-0.3Mg 알루미늄 합금 주조재를 열간압연 또는 냉간압연하여 제조한 판재에 대한 인장시험 결과를 나타내는 그래프이다. 도 11을 참조하면, 실시예에 따라 제조된 알루미늄 합금 판재가 모두 35% 이상의 우수한 연신율을 보이는 것을 확인할 수 있다.
도 12(a) 및 도 12(b)는 본 발명의 실시예에 따라 냉간압연하여 제조한 본 발명의 알루미늄 합금 재료를 5% 변형시킨 후의 TEM 이미지이다. 도 12를 참조하면, 본 발명에 따른 알루미늄 합금 재료는 5% 변형 후의 전위의 셀 크기가 약 500 nm 정도로 관찰되는 것을 확인할 수 있다. 상기 결과는 일반적인 알루미늄의 전위 셀 크기(dislocation cell size)에 비해 매우 작은 크기를 가지는 것으로, 특별한 처리를 하지 않은 알루미늄의 경우 많은 변형이 가해졌을 때에도 전위 셀 크기가 1.7 um 이하로 작아지지 않는 것을 고려할 때 매우 작은 셀 크기를 가지는 것으로 판단된다. 이는 밴드와 전위(dislocation)의 상호작용에 의한 것으로, 변형 과정에서 훨씬 많은 양의 전위가 활성화될 수 있으며, 결과적으로 밴드가 연신 향상에 크게 기여한 것으로 해석할 수 있다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (16)

  1. 합금원소와 알루미늄의 합금으로 형성되고, 고각 그레인 바운더리(High-angle grain boundary, HAGB) 및 상기 고각 그레인 바운더리에 의해 분할되는 복수의 그레인(grain)을 포함하며 면심입방 결정구조를 갖는 알루미늄 합금 기지; 및
    상기 알루미늄 합금 기지 내부에 산소(O), 탄소(C) 및 질소(N) 중에서 선택된 하나 이상의 비금속 원소가 알루미늄 기지에 고용되어 형성된 밴드(band);를 포함하는, 알루미늄 합금 재료.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 합금 원소는 0.1 wt.% 이상 12.0 wt.% 이하의 아연, 0.1 wt.% 이상 9.0 wt.% 이하의 마그네슘, 0.1 wt.% 이상 13.0 wt.% 이하의 실리콘 및 0.1 wt.% 이상 5.0 wt.% 이하의 구리로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는, 알루미늄 합금 재료.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 합금 원소는 스칸듐(Sc), 이트륨(Y), 타이타늄(Ti), 지르코늄(Zr), 바나듐(V), 크롬(Cr), 망간(Mn), 철(Fe), 니켈(Ni), 구리(Cu), 은(Ag), 아연(Zn), 텅스텐(W), 마그네슘(Mg), 칼슘(Ca), 스트론튬(Sr) 및 베릴륨(Be)으로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상을 포함하는, 알루미늄 합금 재료.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 그레인들 각각은 소각 그레인 바운더리(Low-angle grain boundary, LAGB)에 의해 분할된 복수의 서브-그레인(sub-grain)들을 포함하며,
    상기 소각 그레인 바운더리에 배치된 상기 밴드는 인접한 서브-그레인들 중 적어도 하나와 실질적인 정합 계면(coherent interface)을 형성하는 것을 특징으로 하는, 알루미늄 합금 재료.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 밴드의 평균 폭은 5 nm 이상, 100 nm 이하이고, 평균 길이는 1 ㎛ 이상, 10 ㎛ 이하인 것을 특징으로 하는, 알루미늄 합금 재료.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 밴드의 격자 상수는 상기 알루미늄 합금 기지의 격자 상수보다 0.01% 내지 10% 큰 것을 특징으로 하는, 알루미늄 합금 재료.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 밴드는 기 형성된 전위를 포함하고,
    소성 변형 시 상기 밴드의 전위 셀의 크기가 작아지는 것을 특징으로 하는, 알루미늄 합금 재료.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 알루미늄 합금 재료는 냉간 압연이 가능한 재료인 것을 특징으로 하는, 알루미늄 합금 재료.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 알루미늄 합금 재료의 압연 가공 시 상기 밴드는 상기 알루미늄 합금 재료의 내부에 분산되어 배치되는 것을 특징으로 하는, 알루미늄 합금 재료.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 알루미늄 합금 재료는 주조재 결정립의 평균 입경이 20 ㎛ 이상, 800 ㎛ 이하인 것을 특징으로 하는, 알루미늄 합금 재료.
  11. 알루미늄 합금 용탕을 마련하는 제1 단계;
    상기 알루미늄 합금 용탕 내에 비금속 함유 나노분말을 혼합하는 제2 단계;
    상기 알루미늄 합금 용탕으로부터 미분해 나노분말의 적어도 일부를 제거하는 제3 단계; 및
    상기 알루미늄 합금 용탕을 고화시켜 주조재를 제조하는 제4 단계; 및
    상기 주조재를 열간 압연 후 냉간 압연하여 냉간 압연 재료를 제조하는 제5 단계;를 포함하는, 알루미늄 합금 재료의 제조방법.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 비금속 함유 나노분말은 아연 산화물(ZnO), 타이타늄 산화물(TiO2), 구리 산화물(CuO2), 철 산화물(Fe2O3), 구리 질화물(CuN), 철 질화물(FeN), 아연 질화물(ZnN), 타이타늄 질화물(TiN), 마그네슘 질화물(MgN), 알루미늄 산화물(Al2O3), 알루미늄 질화물(AlN), 마그네슘 산화물(MgO2), 실리콘 산화물(SiO2), 실리콘 탄화물(SiC), 실리콘 질화물(Si3N4), 텅스텐 산화물(WO) 및 텅스텐 질화물(WN)로 이루어진 그룹에서 선택된 하나 이상을 포함하고,
    상기 주조재는 상기 비금속 함유 나노분말의 분해에 의해 생성된 산소(O), 탄소(C) 및 질소(N) 중 선택된 하나 이상의 비금속 원소와 알루미늄 원소의 고용체 구조를 갖는 밴드를 포함하는, 알루미늄 합금 재료의 제조방법.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 비금속 함유 나노분말은 5 nm 내지 500 nm의 평균 입경을 가지는 것을 특징으로 하는, 비금속 함유 나노분말.
  14. 제11항에 있어서,
    상기 비금속 함유 나노분말의 첨가량은 상기 용탕 전체 중량 대비 0.01 wt.% 이상, 10.0 wt.% 이하의 범위를 만족하는, 알루미늄 합금 재료의 제조방법.
  15. 제11항에 있어서,
    상기 주조재 내부에 분말 형태로 잔존하는 상기 비금속 함유 나노분말의 함량이 0.001 wt% 이하가 되도록, 상기 제3 단계 동안 상기 알루미늄 합금 용탕으로부터 상기 비금속 함유 나노분말 중 미분해된 나노분말이 제거되는 것을 특징으로 하는, 알루미늄 합금 재료의 제조방법.
  16. 제11항에 있어서,
    상기 주조재를 열간 압연하여 플레이트 형상의 열간 압연재료를 제조한 후 상기 열간 압연재료의 두께의 70% 내지 98%를 냉간 압연하여 상기 냉간 압연 재료를 제조하는 것을 특징으로 하는, 알루미늄 합금 재료의 제조방법.
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