KR20230131244A - Mg-Al 마그네슘 합금, Mg-Al 마그네슘 합금 튜브의제조방법, Mg-Al 마그네슘 합금의 용도 - Google Patents
Mg-Al 마그네슘 합금, Mg-Al 마그네슘 합금 튜브의제조방법, Mg-Al 마그네슘 합금의 용도 Download PDFInfo
- Publication number
- KR20230131244A KR20230131244A KR1020237027369A KR20237027369A KR20230131244A KR 20230131244 A KR20230131244 A KR 20230131244A KR 1020237027369 A KR1020237027369 A KR 1020237027369A KR 20237027369 A KR20237027369 A KR 20237027369A KR 20230131244 A KR20230131244 A KR 20230131244A
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- magnesium alloy
- source
- liquid mixed
- based magnesium
- weight percentage
- Prior art date
Links
- 229910000861 Mg alloy Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 215
- 229910003023 Mg-Al Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 121
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 42
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 claims abstract description 70
- 238000001125 extrusion Methods 0.000 claims abstract description 68
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 66
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 66
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims abstract description 65
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 41
- 238000009749 continuous casting Methods 0.000 claims abstract description 33
- 238000003466 welding Methods 0.000 claims abstract description 28
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 9
- 229910052748 manganese Inorganic materials 0.000 claims abstract description 8
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims abstract description 6
- 238000005266 casting Methods 0.000 claims abstract description 5
- 238000003723 Smelting Methods 0.000 claims abstract description 4
- 238000000265 homogenisation Methods 0.000 claims abstract description 4
- 229910052684 Cerium Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 5
- 229910052727 yttrium Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 229910052692 Dysprosium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910052691 Erbium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910052688 Gadolinium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910052689 Holmium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910052779 Neodymium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910052746 lanthanum Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000000956 alloy Substances 0.000 abstract description 10
- 206010003549 asthenia Diseases 0.000 abstract description 4
- 238000002156 mixing Methods 0.000 abstract 1
- 229910052761 rare earth metal Inorganic materials 0.000 description 47
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 28
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 20
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 8
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 4
- 238000005728 strengthening Methods 0.000 description 4
- FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N Magnesium Chemical compound [Mg] FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 3
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 3
- 238000001953 recrystallisation Methods 0.000 description 3
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 239000006104 solid solution Substances 0.000 description 2
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 2
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 238000010924 continuous production Methods 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 230000002596 correlated effect Effects 0.000 description 1
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 1
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 1
- 238000013016 damping Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000005496 eutectics Effects 0.000 description 1
- 230000003779 hair growth Effects 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 230000006911 nucleation Effects 0.000 description 1
- 238000010899 nucleation Methods 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 1
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 description 1
- 230000003014 reinforcing effect Effects 0.000 description 1
- 230000035939 shock Effects 0.000 description 1
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Classifications
-
- 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
- B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
- B21C—MANUFACTURE OF METAL SHEETS, WIRE, RODS, TUBES OR PROFILES, OTHERWISE THAN BY ROLLING; AUXILIARY OPERATIONS USED IN CONNECTION WITH METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL
- B21C23/00—Extruding metal; Impact extrusion
- B21C23/02—Making uncoated products
- B21C23/20—Making uncoated products by backward extrusion
- B21C23/205—Making products of generally elongated shape
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C1/00—Making non-ferrous alloys
- C22C1/02—Making non-ferrous alloys by melting
-
- 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
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
- B21C—MANUFACTURE OF METAL SHEETS, WIRE, RODS, TUBES OR PROFILES, OTHERWISE THAN BY ROLLING; AUXILIARY OPERATIONS USED IN CONNECTION WITH METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL
- B21C23/00—Extruding metal; Impact extrusion
- B21C23/002—Extruding materials of special alloys so far as the composition of the alloy requires or permits special extruding methods of sequences
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)
- Continuous Casting (AREA)
- Materials For Medical Uses (AREA)
- Powder Metallurgy (AREA)
Abstract
본 개시내용은 Mg-Al계 마그네슘 합금, 튜브의 제조 방법 및 그의 용도에 관한 것으로, 합금재료의 기술분야에 속한다. 마그네슘 합금은, 중량 백분율을 기준으로, 7.0 내지 8.6%의 Al, 0.8 내지 2.0%의 RE, 0.2 내지 0.8%의 Mn 및 잔량의 Mg를 포함하고, 마그네슘 합금의 연신율은 15 내지 22%이다. Mg-Al계 마그네슘 합금 튜브의 제조 방법은 Al 공급원, RE 공급원, Mn 공급원, 및 Mg 공급원을 혼합하고 제련하여 액체 혼합 금속을 제공하는 단계; 액체 혼합 금속을 반-연속식 캐스팅을 통하여 바(bar) 형태로 캐스팅하는 단계; 바에 대해 360 내지 400℃에서 6 내지 10 시간 동안 균질화 열처리를 수행하는 단계; 및 열처리된 바에 대해 압출-성형을 수행하여 마그네슘 합금 튜브를 얻는 단계를 포함한다. 본 개시내용의 Mg-Al계 마그네슘 합금은 연신율이 높으며, 이를 이용하여 형성한 튜브의 연신율은 15 내지 22%에 달할 수 있어 큰 소성 변형에 견딜 수 있다. 한편, Mg-Al계 마그네슘 합금은 용접 성능이 우수하고 용접 손실률이 6% 미만이므로, 용접 후 마그네슘 합금 프로파일의 강도 손실을 크게 줄이고, 용접 후 마그네슘 합금 프로파일의 강도를 확보한다. Mg-Al계 마그네슘 합금은 차량 장비 및 의료 장비 분야에서 사용될 수 있다.
Description
관련 출원에 대한 상호 인용
본 개시 내용은, "Mg-Al계 마그네슘 합금 및 튜브의 제조 방법 및 그의 용도"라는 명칭으로 2021년 1월 13일자로 중국 특허청에 출원된 중국 특허출원 제202110040804.4호에 대한 우선권을 주장하며, 이의 전문은 본원에서 참고로 포함된다.
기술 분야
본 개시내용은 Mg-Al계 마그네슘 합금, 상기 마그네슘 합금 튜브의 제조방법 및 상기 마그네슘 합금의 용도에 관한 것으로, 합금 재료의 기술분야에 속한다.
마그네슘 합금은 현재까지 가장 경량의 금속 구조 재료로 알려져 있으며 밀도는 알루미늄의 2/3, 강철의 1/4에 불과하고 높은 비강도(specific strength)와 비강성(specific stiffness)을 가지고 있다. 또한 마그네슘 합금은 댐핑(damping), 절삭 가공성 및 열전도성이 우수하고 회수 및 재생이 용이하여 그의 적용 분야가 점차 확대되고 있다.
마그네슘 합금은 주로 Mg-Al계 마그네슘 합금과 Mg-Zn-Zr계 마그네슘 합금을 포함하며, Mg-Al계 마그네슘 합금은 제조 비용이 저렴하고 제조 방법이 간편하여 널리 사용되고 있다. 그러나 전통적인 Mg-Al계 합금은 연신율이 낮고 외부 충격 변형이나 반복 하중을 받을 때 파손되기 쉽다. 또한, 마그네슘 합금은 일반적으로, 적용시 용접에 의해 서로 부착이 되는데, 전통적인 Mg-Al계 합금은 용접 후 용접 손실률(welding loss rate)이 커서 자원 낭비가 많을 뿐만 아니라 용접 고착도 및 미적 외관에도 영향을 미친다.
본 개시내용의 목적: 기존 Mg-Al계 마그네슘 합금의 문제점을 고려하여, 본 개시내용은 연신율이 높고 용접 손실률이 낮은 Mg-Al계 마그네슘 합금 및 상기 Mg-Al계 마그네슘 합금으로 된 튜브의 제조 방법을 제공하고, 또한 차량 장비 및 의료 장비 분야에서의 상기 Mg-Al계 마그네슘 합금의 용도도 제공한다.
기술적 해결 수단: 본 개시내용의 Mg-Al계 마그네슘 합금은, 중량 백분율을 기준으로, 7.0 내지 8.6%의 Al, 0.8 내지 2.0%의 RE, 0.2 내지 0.8%의 Mn, 및 잔량의 Mg을 포함하며, 상기 마그네슘 합금의 연신율은 15 내지 22%이다.
선택적으로, Mg-Al계 마그네슘 합금의 연신율은 17 내지 21.6%이다.
선택적으로, Mg-Al계 마그네슘 합금은 6% 미만의 용접 손실률을 갖는다.
선택적으로, Mg-Al계 마그네슘 합금은 182 내지 235 MPa의 항복 강도(yield strength) 및 306 내지 342 MPa의 인장 강도(tensile strength)를 갖는다.
바람직하게는, Mg-Al계 마그네슘 합금에서, Al의 중량 백분율은 7.0 내지 8.2%이고, RE의 중량 백분율은 1.1 내지 2.0%이고, Mn의 중량 백분율은 0.4 내지 0.8%이다. 상기 파라미터 범위 내의 성분을 가진 마그네슘 합금은 더 낮은 용접 손실률(5.50% 미만), 더 높은 연신율 및 더 높은 강도를 달성할 수 있다.
보다 바람직하게는, Mg-Al계 마그네슘 합금에서, Al의 중량 백분율은 7.8 내지 8.2%이고, RE의 중량 백분율은 1.3 내지 1.9%이고, Mn의 중량 백분율은 0.5 내지 0.8%이며; RE에서, Y의 중량 백분율은 0.8 내지 1.6%이고 Ce의 질량 백분율은 0 내지 0.8%이다. 이 경우, 얻어진 마그네슘 합금은 7.4 내지 21.6%의 연신율, 5% 미만의 용접 손실률, 220 내지 235MPa의 항복 강도, 및 320 내지 342MPa의 인장 강도를 갖는다.
보다 더 바람직하게는, Mg-Al계 마그네슘 합금에서, Al의 중량 백분율은 7.8 내지 8.2%이고, RE의 중량 백분율은 1.5 내지 1.9%이고, Mn의 중량 백분율은 0.5 내지 0.8%이고; RE에서, Y의 중량 백분율은 0.8%이고, Ce의 질량 백분율은 0.5 내지 0.8%이다. 이 경우, 얻어진 마그네슘 합금은 4.3% 이하의 용접 손실률을 갖는다.
선택적으로, 마그네슘 합금에서, RE는 La, Ce, Nd, Y, Gd, Ho, Dy, Er 중 적어도 하나를 포함한다. RE는 주로 Y와 Ce를 포함하며, 기타 희토류 원소는 미량 존재한다.
본 개시내용에 따른 Mg-Al계 마그네슘 합금 튜브의 제조 방법은:
Al 공급원, RE 공급원, Mn 공급원, 및 Mg 공급원을, 원소 중량 백분율 함량을 기준으로, 7.0 내지 8.6%의 Al, 0.8 내지 2.0%의 RE, 0.2 내지 0.8%의 Mn, 및 잔량의 Mg를 혼합한 다음, 혼합물을 제련(smelting)하여 액체 혼합 금속을 제공하는 단계;
상기 액체 혼합 금속을 반-연속식 캐스팅(casting)을 통해 바(bar) 형태로 캐스팅하는 단계;
상기 바에 대해 360 내지 400℃에서 6 내지 10 시간 동안 균질화 열처리를 수행하는 단계; 및
상기 열처리된 바에 대해 압출-성형을 수행하여 마그네슘 합금 튜브를 얻는 단계
를 포함한다.
본 개시내용의 Mg-Al계 마그네슘 합금의 적용 용도는 자동차 장비 및 의료 장비 분야에서 Mg-Al계 마그네슘 합금을 사용하는 것이다.
유익한 효과: 종래 기술과 비교하여 본 개시내용의 장점은 하기를 포함한다: 본 개시내용의 Mg-Al계 마그네슘 합금은 높은 연신율을 가지며, 이를 사용하여 형성된 튜브의 연신율은 15 내지 22%에 도달할 수 있으므로, 상기 마그네슘 합금은 큰 소성 변형(plastic deformation)을 견딜 수 있다. 한편, 이 Mg-Al계 마그네슘 합금은 용접 손실률이 6% 미만으로 매우 낮아, 용접 후 마그네슘 합금 프로파일의 강도 손실을 크게 줄이고 용접 후 마그네슘 합금 프로파일의 강도를 확보한다. 또한, 본 개시내용의 Mg-Al계 마그네슘 합금은 또한 고 강도를 가지며, 이의 항복 강도는 182 내지 232MPa에 도달하고, 인장 강도는 306 내지 340MPa에 달한다.
도 1은 본 개시내용의 Mg-Al계 마그네슘 합금의 제조 공정의 흐름도이다.
첨부한 도면 및 실시예를 참조하여 본 개시내용의 기술적 해결 수단에 대해 이하에서 추가로 설명한다.
본 개시내용의 Mg-Al계 마그네슘 합금은, 중량 백분율을 기준으로, 7.0 내지 8.6%의 Al, 0.8 내지 2.0%의 RE, 0.2 내지 0.8%의 Mn 및 잔량의 Mg를 포함한다.
구체적으로, 본 개시내용의 마그네슘 합금에서는, 성분들을 가진 Mg-Al계 합금에 RE(희토류 원소)와 Mn을 특정 비율로 첨가함으로써 마그네슘 합금의 가소성(plasticity) 및 강도를 향상시키고 합금의 용접 손실율을 감소시킨다.
Mn을 첨가하면 반-연속 캐스팅시 유입되는 불순물 원소 Fe를 제거할 수 있으며, 이는 용접 성능 및 기계적 특성에 유리하여, 용접 손실률을 줄인다. 한편, Mn은 마그네슘 중에서 화합물을 형성하지 않으며, 결정립(grain)을 미세화(refine)하기 위한 불균일 핵형성 입자(heterogeneous necleation particles)로 사용될 수 있다. 상기 합금이 튜브로 압출되면, Mn은 동적 재결정을 촉진하고 입자를 미세화하며 텍스쳐(texture)를 약화시켜 강도와 가소성을 향상시킨다.
RE의 첨가는 마그네슘 합금의 결정립 크기를 미세화하고, 마그네슘 합금의 β 강화 상의 형태를 개선하며, 마그네슘 합금의 강도와 가소성을 향상시킬 수 있다. 마그네슘 합금의 강도는 항복 강도와 인장 강도에 의해 반영될 수 있다. 본 개시내용에 의해 제공되는 Mg-Al계 마그네슘 합금이 튜브로 형성된 후, 상기 튜브의 항복 강도 범위는 182 내지 235 MPa이고, 바람직하게는 상기 튜브의 항복 강도 범위는 220 내지 235 MPa이다. 한편, 상기 Mg-Al계 마그네슘 합금 튜브의 인장 강도는 306 내지 342 MPa, 바람직하게는 320 내지 340 MPa 범위이다. 연신율은 마그네슘 합금의 가소성과 직접적인 상관관계가 있다. 본 개시내용에 의해 제공되는 Mg-Al계 마그네슘 합금이 튜브로 성형된 후, 상기 튜브의 연신율은 15 내지 22%에 달할 수 있고, 바람직하게는 상기 Mg-Al계 마그네슘 합금 튜브의 연신율은 17 내지 21.6%이다. 높은 연신율은 마그네슘 합금이 큰 소성 변형을 견딜 수 있게 하고, 마그네슘 합금의 적용 범위를 개선한다.
용접 강도 손실률(welding strength loss rate)은 마그네슘 합금 프로파일이 용접된 후 원래 프로파일 샘플과 비교한 용접된 샘플의 강도 손실률이다. 본 개시내용에서 제공하는 Mg-Al계 마그네슘 합금의 용접 강도 손실률은 6% 미만이며, 바람직하게는 용접 강도 손실률은 5% 미만이고, 더욱 바람직하게는 용접 강도 손실률은 4.3% 미만이다. 본 개시내용의 실시예에 의해 제공되는 마그네슘 합금은, RE 원소의 첨가로 인해, 고온 용접시 Al-RE 고온 안정성 상이 형성되고, 상기 고온 안정성 상은 결정립 경계에 피닝되며(pinned), 이는 용접 공정 중 마그네슘 합금 결정립의 성장을 방해한다. 또한 RE 원소는 마그네슘 합금에서 β 강화 상의 크기를 크게 감소/미세화할 수 있고, 고온 용접 공정에서 β 강화 상의 성장을 방지하여, 용접 후 마그네슘 합금 프로파일의 강도 손실을 감소시키고 용접 후 마그네슘 합금 프로파일의 강도를 확보할 수 있다.
선택적으로, 본 개시내용의 Mg-Al계 마그네슘 합금에서 Al의 중량 백분율 범위는 7.0 내지 8.6%이고, 바람직하게는 Mg-Al계 마그네슘 합금에서 Al의 중량 백분율 범위는 7.0 내지 8.2%이고, 보다 바람직하게는 Al의 중량 백분율 범위는 7.8 내지 8.2%이다.
구체적으로, Mg-Al계 마그네슘 합금에서 Al의 중량비를 일정 범위 내로 제어하면, Al과 Mg 원소의 결합이 제2의 상 강화 효과(second-phase strengthening effect)를 가지며, 마그네슘 합금의 형성 과정에서 β 강화 상이 최적의 상태 (적당한 체적 분율, 모폴로지 및 크기)를 달성하여, 마그네슘 합금의 강도를 향상시킬 수 있다. 한편, 마그네슘 매트릭스에서 고용체 부분(solid solution part)으로서의 Al 원소는 고용체 강화 및 가소성 개선 역할을 할 수 있다. 예를 들어, Mg-Al계 마그네슘 합금에서 Al의 중량 백분율이 매우 높을 때, 조대 공정(coarse eutectic) β 상의 석출로 인해 Mg-Al계 마그네슘 합금에서 Al의 중량 비율은 8.6%보다 크며, 한편으로는 용접 후 석출된 상과 매트릭스 사이의 계면 결합 능력은 약해지고, 미세한 기공이 매트릭스와 β상 사이의 계면에 쉽게 형성되어, 용접 손실률을 증가시키며, 한편 조대 β상은 사용 중에 응력 집중, 소성 불안정의 조기 발생 및 연신율 감소를 유발할 수 있다. 마그네슘 합금에서 Al의 중량 백분율이 극히 낮은 경우, 예를 들어 7% 미만인 경우, 결정 내 Al 원소의 감소로 가소성 향상에 도움이 되지 않으며, 한편 석출된 상의 양이 적고, 결정립의 미세화도가 감소하여 제2의 상 강화 효과가 나타나지 않아 마그네슘 합금의 강도 향상에 도움이 되지 않는다. 또한 용접 후 석출된 상을 적게 함유하는 합금의 경우, 결정립 성장이 더 뚜렷하여 용접 손실률이 증가하게 된다.
선택적으로, 본 개시내용의 Mg-Al계 마그네슘 합금에서 RE의 중량 백분율 범위는 0.8 내지 2.0%이고, 바람직하게는 Mg-Al계 마그네슘 합금에서 RE의 중량 백분율 범위는 1.1 내지 2.0%이며, 더 바람직하게는 RE의 중량 백분율 범위는 1.3 내지 1.9%이다. 구체적으로, Mg-Al계 마그네슘 합금에 RE를 첨가한 후, RE 원소는 독특한 전자 배열 구조와 화학적 특성을 가지므로, 마그네슘 합금에 적정량의 희토류 원소를 첨가하면 원자간 결합력을 높일 수 있고, 마그네슘 원자의 확산 속도를 줄이고, 마그네슘 합금의 재결정 온도를 높이고, 재결정 성장 속도를 늦추고, 마그네슘 합금의 성형성(formability)과 내식성을 크게 향상시킨다. 또한, RE는 일반적으로 결정립 경계에 분포하며, 마그네슘 합금의 결정립 크기를 감소시키고 마그네슘 합금 결정립 간의 배위 능력을 향상시킬 수 있다. RE는 또한, 마그네슘 합금의 형성 과정에서 열적으로 안정한 β 강화 상을 형성하여, 마그네슘 합금의 강도와 가소성을 향상시킨다.
RE는 La, Ce, Nd, Y, Gd, Ho, Dy, 및 Er 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 구체적으로, 본 개시내용의 Mg-Al계 마그네슘 합금에서 RE 원소는 주로 Y 및 Ce이다. Y의 중량 백분율은 0.8% 내지 1.6% 범위이고 Ce의 중량 백분율은 0 내지 0.8% 범위이다.
도 1에서, 본 개시내용은 하기 단계를 포함하는 Mg-Al계 마그네슘 합금의 제조 방법을 제공한다:
S101, Al 공급원, RE 공급원, Mn 공급원 및 Mg 공급원을, 원소 중량 백분율 함량을 기준으로, 7.0 내지 8.6%의 Al, 0.8 내지 2.0%의 RE, 0.2 내지 0.8%의 Mn 및 잔량의 Mg를 혼합하고, 생성되는 혼합물을 제련하여 액체 혼합 금속을 제공하는 단계;
S102, 액체 혼합 금속을 잉곳(ingot)으로 캐스팅하는 단계;
S103, 잉곳에 대해 제1 온도에서 균질화 열처리 수행하는 단계; 및
S104, 열처리된 잉곳을 압출-성형하여 본 개시내용의 Mg-Al계 마그네슘 합금을 얻는 단계.
구체적으로, S102에서의 캐스팅 공정은 반-연속 캐스팅 공정으로 구현 될 수 있다. 반-연속 공정에서는, 급속 수냉으로, 얻어지는 결정립의 크기가 작고 미세 결정립이 합금의 강도와 연신율 모두를 향상시킬 수 있다. S103에서, 제1 온도는 360℃ 내지 400℃ 범위이며, 열처리 시간은 6 내지 10 시간이다. 압출전 열처리 공정은 매트릭스의 Al 원소 함량을 증가시키고, 슬립(slip) 시스템을 증가시키며, 합금의 연신율을 향상시킬 수 있다.
Mg-Al계 마그네슘 합금 튜브를 제조할 때, S102 단계에서는 잉곳을 바(bar)로 캐스팅하고 (즉, 액체 혼합 금속을 바로 캐스팅하며); S104 단계에서는, 열처리된 바를 역 압출-성형하여 Mg-Al계 마그네슘 합금 튜브를 얻는다. 역 압출-성형의 공정 파라미터는 압출 온도, 압출 비율 및 압출 속도를 포함하며, 그 중 압출 온도 범위는 280℃ 내지 330℃이고, 압출 비율은 49:1이고 압출 속도 범위는 8mm/s 내지 1.5mm/s이다.
Mg-Al계 마그네슘 합금 튜브의 제조를 예로 들면서, 본 개시내용이 제공하는 마그네슘 합금을 하기의 구체적 실시예 및 비교예를 통해 상세히 설명한다. 본 개시내용의 실시예에서 제공된 제조 방법에 의해 얻어진 마그네슘 합금 튜브는 연신율이 크고 큰 소성 변형을 견딜 수 있으며, 상기 마그네슘 합금 튜브는 용접 손실률이 낮고 이러한 특성은 마그네슘 합금의 응용 범위를 향상시킨다. 또한, 상기 마그네슘 합금은 항복 강도와 인장 강도가 더 높다.
실시예 1
Mg-Al계 마그네슘 합금은 Al 7g, Y 0.8g, Mn 0.5g 및 Mg 91.7g을 포함하였다.
Mg-Al계 마그네슘 합금은 구체적으로 하기 단계를 포함하는 제조 방법에 의해 얻었다:
S101, Al 공급원, Y 공급원, Mn 공급원 및 Mg 공급원을 완전히 혼합하고 액체 혼합 금속으로 제련하였고;
S102, 액체 혼합 금속을 반-연속 캐스팅 공정을 통해 바(bar)로 캐스팅하였고;
S103, 바를 8시간의 처리 기간 동안 400℃에서 열처리하였고;
S104, 열처리된 바를 12mm/s의 속도 및 300℃의 압출 온도에서 49:1의 압출 비율로 역-압출하여, 마그네슘 합금 튜브를 얻었다.
실시예 2
Mg-Al계 마그네슘 합금은 Al 7.4g, Y 0.8g, Mn 0.5g 및 Mg 91.3g을 포함하였다.
Mg-Al계 마그네슘 합금은 구체적으로 하기 단계를 포함하는 제조 방법에 의해 얻었다:
S101, Al 공급원, Y 공급원, Mn 공급원 및 Mg 공급원을 완전히 혼합하고 액체 혼합 금속으로 제련하였고;
S102, 액체 혼합 금속을 반-연속 캐스팅 공정을 통해 바로 캐스팅하였고;
S103, 바를 10 시간의 처리 기간 동안 360℃에서 열처리하였고;
S104, 열처리된 바를 8mm/s의 속도 및 280℃의 압출 온도에서 49:1의 압출 비율로 역-압출하여, 마그네슘 합금 튜브를 얻었다.
실시예 3
Mg-Al계 마그네슘 합금은 Al 7.8g, Y 0.8g, Mn 0.5g 및 Mg 91.9g을 포함하였다.
Mg-Al계 마그네슘 합금은 구체적으로 하기 단계를 포함하는 제조 방법에 의해 얻었다:
S101, Al 공급원, Y 공급원, Mn 공급원 및 Mg 공급원을 완전히 혼합하고 액체 혼합 금속으로 제련하였고;
S102, 액체 혼합 금속을 반-연속 캐스팅 공정을 통해 바로 캐스팅하였고;
S103, 바를 8시간의 처리 기간 동안 400℃에서 열처리하였고;
S104, 열처리된 바를 12mm/s의 속도 및 300℃의 압출 온도에서 49:1의 압출 비율로 역-압출하여, 마그네슘 합금 튜브를 얻었다.
실시예 4
Mg-Al계 마그네슘 합금은 Al 8.2g, Y 0.8g, Mn 0.5g 및 Mg 90.5g을 포함하였다.
Mg-Al계 마그네슘 합금은 구체적으로 하기 단계를 포함하는 제조 방법에 의해 얻었다:
S101, Al 공급원, Y 공급원, Mn 공급원 및 Mg 공급원을 완전히 혼합하고 액체 혼합 금속으로 제련하였고;
S102, 액체 혼합 금속을 반-연속 캐스팅 공정을 통해 바로 캐스팅하였고;
S103, 바를 6 시간의 처리 기간 동안 380℃에서 열처리하였고;
S104, 열처리된 바를 10mm/s의 속도 및 330℃의 압출 온도에서 49:1의 압출 비율로 역-압출하여, 마그네슘 합금 튜브를 얻었다.
실시예 5
Mg-Al계 마그네슘 합금은 Al 8.6g, Y 0.8g, Mn 0.5g 및 90.1g Mg을 포함하였다.
Mg-Al계 마그네슘 합금은 구체적으로 하기 단계를 포함하는 제조 방법에 의해 얻었다:
S101, Al 공급원, Y 공급원, Mn 공급원 및 Mg 공급원을 완전히 혼합하고 액체 혼합 금속으로 제련하였고;
S102, 액체 혼합 금속을 반-연속 캐스팅 공정을 통해 바로 캐스팅하였고;
S103, 바를 8 시간의 처리 기간 동안 400℃에서 열처리하였고;
S104, 열처리된 바를 12 mm/s의 속도 및 300℃의 압출 온도에서 49:1의 압출 비율로 역-압출하여, 마그네슘 합금 튜브를 얻었다.
실시예 6
Mg-Al계 마그네슘 합금은 Al 7.8g, Y 1.2g, Mn 0.5g 및 90.5g Mg을 포함하였다.
Mg-Al계 마그네슘 합금은 구체적으로 하기 단계를 포함하는 제조 방법에 의해 얻었다:
S101, Al 공급원, Y 공급원, Mn 공급원 및 Mg 공급원을 완전히 혼합하고 액체 혼합 금속으로 제련하였고;
S102, 액체 혼합 금속을 반-연속 캐스팅 공정을 통해 바로 캐스팅하였고;
S103, 바를 8 시간의 처리 기간 동안 400℃에서 열처리하였고;
S104, 열처리된 바를 12 mm/s의 속도 및 300℃의 압출 온도에서 49:1의 압출 비율로 역-압출하여, 마그네슘 합금 튜브를 얻었다.
실시예 7
Mg-Al계 마그네슘 합금은 Al 7.8g, Y 1.6g, Mn 0.5g 및 Mg 90.1g을 포함하였다.
Mg-Al계 마그네슘 합금은 구체적으로 하기 단계를 포함하는 제조 방법에 의해 얻었다:
S101, Al 공급원, Y 공급원, Mn 공급원 및 Mg 공급원을 완전히 혼합하고 액체 혼합 금속으로 제련하였고;
S102, 액체 혼합 금속을 반-연속 캐스팅 공정을 통해 바로 캐스팅하였고;
S103, 바를 8 시간의 처리 기간 동안 400℃에서 열처리하였고;
S104, 열처리된 바를 12 mm/s의 속도 및 300℃의 압출 온도에서 49:1의 압출 비율로 역-압출하여, 마그네슘 합금 튜브를 얻었다.
실시예 8
Mg-Al계 마그네슘 합금은 Al 7.8g, Y 0.8g, Ce 0.3g(RE 1.1%), Mn 0.5g 및 Mg 90.6g을 포함하였다.
Mg-Al계 마그네슘 합금은 구체적으로 하기 단계를 포함하는 제조 방법에 의해 얻었다:
S101, Al 공급원, Y 공급원, Mn 공급원 및 Mg 공급원을 완전히 혼합하고 액체 혼합 금속으로 제련하였고;
S102, 액체 혼합 금속을 반-연속 캐스팅 공정을 통해 바로 캐스팅하였고;
S103, 바를 8 시간의 처리 기간 동안 400℃에서 열처리하였고;
S104, 열처리된 바를 12 mm/s의 속도 및 300℃의 압출 온도에서 49:1의 압출 비율로 역-압출하여, 마그네슘 합금 튜브를 얻었다.
실시예 9
Mg-Al계 마그네슘 합금은 Al 7.8g, Y 1.2g, Ce 0.3g(RE 1.5%), Mn 0.5g 및 Mg 90.2g을 포함하였다.
Mg-Al계 마그네슘 합금은 구체적으로 하기 단계를 포함하는 제조 방법에 의해 얻었다:
S101, Al 공급원, Y 공급원, Mn 공급원 및 Mg 공급원을 완전히 혼합하고 액체 혼합 금속으로 제련하였고;
S102, 액체 혼합 금속을 반-연속 캐스팅 공정을 통해 바로 캐스팅하였고;
S103, 바를 8 시간의 처리 기간 동안 400℃에서 열처리하였고;
S104, 열처리된 바를 12 mm/s의 속도 및 300℃의 압출 온도에서 49:1의 압출 비율로 역-압출하여, 마그네슘 합금 튜브를 얻었다.
실시예 10
Mg-Al계 마그네슘 합금은 Al 7.8g, Y 0.8g, Ce 0.5g(RE 1.3%), Mn 0.5g 및 Mg 90.4g을 포함하였다.
Mg-Al계 마그네슘 합금은 구체적으로 하기 단계를 포함하는 제조 방법에 의해 얻었다:
S101, Al 공급원, Y 공급원, Mn 공급원 및 Mg 공급원을 완전히 혼합하고 액체 혼합 금속으로 제련하였고;
S102, 액체 혼합 금속을 반-연속 캐스팅 공정을 통해 바로 캐스팅하였고;
S103, 바를 8 시간의 처리 기간 동안 400℃에서 열처리하였고;
S104, 열처리된 바를 12 mm/s의 속도 및 300℃의 압출 온도에서 49:1의 압출 비율로 역-압출하여, 마그네슘 합금 튜브를 얻었다.
실시예 11
Mg-Al계 마그네슘 합금은 Al 7.8g, Y 0.8g, Ce 0.8g(RE 1.6%), Mn 0.5g 및 Mg 90.1g을 포함하였다.
Mg-Al계 마그네슘 합금은 구체적으로 하기 단계를 포함하는 제조 방법에 의해 얻었다:
S101, Al 공급원, Y 공급원, Mn 공급원 및 Mg 공급원을 완전히 혼합하고 액체 혼합 금속으로 제련하였고;
S102, 액체 혼합 금속을 반-연속 캐스팅 공정을 통해 바로 캐스팅하였고;
S103, 바를 8 시간의 처리 기간 동안 400℃에서 열처리하였고;
S104, 열처리된 바를 12 mm/s의 속도 및 300℃의 압출 온도에서 49:1의 압출 비율로 역-압출하여, 마그네슘 합금 튜브를 얻었다.
실시예 12
Mg-Al계 마그네슘 합금은 Al 7.8g, Y 0.8g, Ce 0.5g, La 0.1g (RE 1.4%), Mn 0.5g 및 Mg 90.3g을 포함하였다.
Mg-Al계 마그네슘 합금은 구체적으로 하기 단계를 포함하는 제조 방법에 의해 얻었다:
S101, Al 공급원, Y 공급원, Mn 공급원 및 Mg 공급원을 완전히 혼합하고 액체 혼합 금속으로 제련하였고;
S102, 액체 혼합 금속을 반-연속 캐스팅 공정을 통해 바로 캐스팅하였고;
S103, 바를 8 시간의 처리 기간 동안 400℃에서 열처리하였고;
S104, 열처리된 바를 12 mm/s의 속도 및 300℃의 압출 온도에서 49:1의 압출 비율로 역-압출하여, 마그네슘 합금 튜브를 얻었다.
실시예 13
Mg-Al계 마그네슘 합금은 Al 7.8g, Y 0.8g, Ce 0.5g, La 0.1g, Nd 0.1g(RE 1.5%), Mn 0.5g 및 Mg 90.2g을 포함하였다.
Mg-Al계 마그네슘 합금은 구체적으로 하기 단계를 포함하는 제조 방법에 의해 얻었다:
S101, Al 공급원, Y 공급원, Mn 공급원 및 Mg 공급원을 완전히 혼합하고 액체 혼합 금속으로 제련하였고;
S102, 액체 혼합 금속을 반-연속 캐스팅 공정을 통해 바로 캐스팅하였고;
S103, 바를 8 시간의 처리 기간 동안 400℃에서 열처리하였고;
S104, 열처리된 바를 12 mm/s의 속도 및 300℃의 압출 온도에서 49:1의 압출 비율로 역-압출하여, 마그네슘 합금 튜브를 얻었다.
실시예 14
Mg-Al계 마그네슘 합금은 Al 7.8g, Y 0.8g, Ce 0.5g, La 0.1g, Nd 0.1g, Gd 0.1g(RE 1.6%), Mn 0.5g 및 Mg 90.1g을 포함하였다.
Mg-Al계 마그네슘 합금은 구체적으로 하기 단계를 포함하는 제조 방법에 의해 얻었다:
S101, Al 공급원, Y 공급원, Mn 공급원 및 Mg 공급원을 완전히 혼합하고 액체 혼합 금속으로 제련하였고;
S102, 액체 혼합 금속을 반-연속 캐스팅 공정을 통해 바로 캐스팅하였고;
S103, 바를 8 시간의 처리 기간 동안 400℃에서 열처리하였고;
S104, 열처리된 바를 12 mm/s의 속도 및 300℃의 압출 온도에서 49:1의 압출 비율로 역-압출하여, 마그네슘 합금 튜브를 얻었다.
실시예 15
Mg-Al계 마그네슘 합금은 Al 7.8g, Y 0.8g, Ce 0.5g, La 0.1g, Nd 0.1g, Gd 0.1g, Ho 0.1g(RE 1.7%), Mn 0.5g 및 Mg 90.1g을 포함하였다.
Mg-Al계 마그네슘 합금은 구체적으로 하기 단계를 포함하는 제조 방법에 의해 얻었다:
S101, Al 공급원, Y 공급원, Mn 공급원 및 Mg 공급원을 완전히 혼합하고 액체 혼합 금속으로 제련하였고;
S102, 액체 혼합 금속을 반-연속 캐스팅 공정을 통해 바로 캐스팅하였고;
S103, 바를 8 시간의 처리 기간 동안 400℃에서 열처리하였고;
S104, 열처리된 바를 12 mm/s의 속도 및 300℃의 압출 온도에서 49:1의 압출 비율로 역-압출하여, 마그네슘 합금 튜브를 얻었다.
실시예 16
Mg-Al계 마그네슘 합금은 Al 7.8g, Y 0.8g, Ce 0.5g, La 0.1g, Nd 0.1g, Gd 0.1g, Ho 0.1g, Dy 0.1g(RE 1.8%), Mn 0.5g, 및 Mg 90.0g을 포함하였다.
Mg-Al계 마그네슘 합금은 구체적으로 하기 단계를 포함하는 제조 방법에 의해 얻었다:
S101, Al 공급원, Y 공급원, Mn 공급원 및 Mg 공급원을 완전히 혼합하고 액체 혼합 금속으로 제련하였고;
S102, 액체 혼합 금속을 반-연속 캐스팅 공정을 통해 바로 캐스팅하였고;
S103, 바를 8 시간의 처리 기간 동안 400℃에서 열처리하였고;
S104, 열처리된 바를 12 mm/s의 속도 및 300℃의 압출 온도에서 49:1의 압출 비율로 역-압출하여, 마그네슘 합금 튜브를 얻었다.
실시예 17
Mg-Al계 마그네슘 합금은 Al 7.8g, Y 0.8g, Ce 0.5g, La 0.1g, Nd 0.1g, Gd 0.1g, Ho 0.1g, Dy 0.1g, Er 0.1g(RE 1.9%), Mn 0.5g 및 Mg 89.9g을 포함하였다.
Mg-Al계 마그네슘 합금은 구체적으로 하기 단계를 포함하는 제조 방법에 의해 얻었다:
S101, Al 공급원, Y 공급원, Mn 공급원 및 Mg 공급원을 완전히 혼합하고 액체 혼합 금속으로 제련하였고;
S102, 액체 혼합 금속을 반-연속 캐스팅 공정을 통해 바로 캐스팅하였고;
S103, 바를 8 시간의 처리 기간 동안 400℃에서 열처리하였고;
S104, 열처리된 바를 12 mm/s의 속도 및 300℃의 압출 온도에서 49:1의 압출 비율로 역-압출하여, 마그네슘 합금 튜브를 얻었다.
실시예 18
Mg-Al계 마그네슘 합금은 Al 8.0g, Y 0.8g, Ce 0.5g(RE 1.3%), Mn 0.5g 및 Mg 90.4g을 포함하였다.
Mg-Al계 마그네슘 합금은 구체적으로 하기 단계를 포함하는 제조 방법에 의해 얻었다:
S101, Al 공급원, Y 공급원, Mn 공급원 및 Mg 공급원을 완전히 혼합하고 액체 혼합 금속으로 제련하였고;
S102, 액체 혼합 금속을 반-연속 캐스팅 공정을 통해 바로 캐스팅하였고;
S103, 바를 8시간의 처리 기간 동안 400℃에서 열처리하였고;
S104, 열처리된 바를 12 mm/s의 속도 및 300℃의 압출 온도에서 49:1의 압출 비율로 역-압출하여, 마그네슘 합금 튜브를 얻었다.
실시예 19
Mg-Al계 마그네슘 합금은 Al 8.0g, Y 0.8g, Ce 0.5g, La 0.1g, Nd 0.1g, Gd 0.1g, Ho 0.1g, Dy 0.1g, Er 0.1g(RE 1.9%), Mn 0.5g , 및 Mg 89.6g을 포함하였다.
Mg-Al계 마그네슘 합금은 구체적으로 하기 단계를 포함하는 제조 방법에 의해 얻었다:
S101, Al 공급원, Y 공급원, Mn 공급원 및 Mg 공급원을 완전히 혼합하고 액체 혼합 금속으로 제련하였고;
S102, 액체 혼합 금속을 반-연속 캐스팅 공정을 통해 바로 캐스팅하였고;
S103, 바를 8 시간의 처리 기간 동안 400℃에서 열처리하였고;
S104, 열처리된 바를 12 mm/s의 속도 및 300℃의 압출 온도에서 49:1의 압출 비율로 역-압출하여, 마그네슘 합금 튜브를 얻었다.
실시예 20
Mg-Al계 마그네슘 합금은 Al 8.2g, Y 0.8g, Ce 0.5g, La 0.1g, Nd 0.1g, Gd 0.1g(RE 1.6%), Mn 0.5g 및 Mg 89.7g을 포함하였다.
Mg-Al계 마그네슘 합금은 구체적으로 하기 단계를 포함하는 제조 방법에 의해 얻었다:
S101, Al 공급원, Y 공급원, Mn 공급원 및 Mg 공급원을 완전히 혼합하고 액체 혼합 금속으로 제련하였고;
S102, 액체 혼합 금속을 반-연속 캐스팅 공정을 통해 바로 캐스팅하였고;
S103, 바를 8 시간의 처리 기간 동안 400℃에서 열처리하였고;
S104, 열처리된 바를 12 mm/s의 속도 및 300℃의 압출 온도에서 49:1의 압출 비율로 역-압출하여, 마그네슘 합금 튜브를 얻었다.
실시예 21
Mg-Al계 마그네슘 합금은 Al 7.8g, Y 0.8g, Ce 0.5g(RE 1.3%), Mn 0.2g 및 Mg 90.7g을 포함하였다.
Mg-Al계 마그네슘 합금은 구체적으로 하기 단계를 포함하는 제조 방법에 의해 얻었다:
S101, Al 공급원, Y 공급원, Mn 공급원 및 Mg 공급원을 완전히 혼합하고 액체 혼합 금속으로 제련하였고;
S102, 액체 혼합 금속을 반-연속 캐스팅 공정을 통해 바로 캐스팅하였고;
S103, 바를 8 시간의 처리 기간 동안 400℃에서 열처리하였고;
S104, 열처리된 바를 12 mm/s의 속도 및 300℃의 압출 온도에서 49:1의 압출 비율로 역-압출하여, 마그네슘 합금 튜브를 얻었다.
실시예 22
Mg-Al계 마그네슘 합금은 Al 7.8g, Y 0.8g, Ce 0.5g(RE 1.3%), Mn 0.4g 및 Mg 90.5g을 포함하였다.
Mg-Al계 마그네슘 합금은 구체적으로 하기 단계를 포함하는 제조 방법에 의해 얻었다:
S101, Al 공급원, Y 공급원, Mn 공급원 및 Mg 공급원을 완전히 혼합하고 액체 혼합 금속으로 제련하였고;
S102, 액체 혼합 금속을 반-연속 캐스팅 공정을 통해 바로 캐스팅하였고;
S103, 바를 8 시간의 처리 기간 동안 400℃에서 열처리하였고;
S104, 열처리된 바를 12 mm/s의 속도 및 300℃의 압출 온도에서 49:1의 압출 비율로 역-압출하여, 마그네슘 합금 튜브를 얻었다.
실시예 23
Mg-Al계 마그네슘 합금은 Al 7.8g, Y 0.8g, Ce 0.5g(RE 1.3%), Mn 0.8g 및 Mg 90.1g을 포함하였다.
Mg-Al계 마그네슘 합금은 구체적으로 하기 단계를 포함하는 제조 방법에 의해 얻었다:
S101, Al 공급원, Y 공급원, Mn 공급원 및 Mg 공급원을 완전히 혼합하고 액체 혼합 금속으로 제련하였고;
S102, 액체 혼합 금속을 반-연속 캐스팅 공정을 통해 바로 캐스팅하였고;
S103, 바를 8 시간의 처리 기간 동안 400℃에서 열처리하였고;
S104, 열처리된 바를 12 mm/s의 속도 및 300℃의 압출 온도에서 49:1의 압출 비율로 역-압출하여, 마그네슘 합금 튜브를 얻었다.
비교예 1
Mg-Al계 마그네슘 합금은 Al 6.5g, Y 0.8g, Mn 0.5g 및 Mg 92.2g을 포함하였다.
Mg-Al계 마그네슘 합금은 구체적으로 하기 단계를 포함하는 제조 방법에 의해 얻었다:
S101, Al 공급원, Y 공급원, Mn 공급원 및 Mg 공급원을 완전히 혼합하고 액체 혼합 금속으로 제련하였고;
S102, 액체 혼합 금속을 반-연속 캐스팅 공정을 통해 바로 캐스팅하였고;
S103, 바를 8시간의 처리 기간 동안 400℃에서 열처리하였고;
S104, 열처리된 바를 12 mm/s의 속도 및 300℃의 압출 온도에서 49:1의 압출 비율로 역-압출하여, 마그네슘 합금 튜브를 얻었다.
비교예 2
Mg-Al계 마그네슘 합금은 Al 9.6g, Y 0.8g, Mn 0.5g 및 Mg 89.1g을 포함하였다.
Mg-Al계 마그네슘 합금은 구체적으로 하기 단계를 포함하는 제조 방법에 의해 얻었다:
S101, Al 공급원, Y 공급원, Mn 공급원 및 Mg 공급원을 완전히 혼합하고 액체 혼합 금속으로 제련하였고;
S102, 액체 혼합 금속을 반-연속 캐스팅 공정을 통해 바로 캐스팅하였고;
S103, 바를 8시간의 처리 기간 동안 400℃에서 열처리하였고;
S104, 열처리된 바를 12 mm/s의 속도 및 300℃의 압출 온도에서 49:1의 압출 비율로 역-압출하여, 마그네슘 합금 튜브를 얻었다.
비교예 3
Mg-Al계 마그네슘 합금은 Al 7g, Y 0.5g, Mn 0.5g 및 Mg 92.0g을 포함하였다.
Mg-Al계 마그네슘 합금은 구체적으로 하기 단계를 포함하는 제조 방법에 의해 얻었다:
S101, Al 공급원, Y 공급원, Mn 공급원 및 Mg 공급원을 완전히 혼합하고 액체 혼합 금속으로 제련하였고;
S102, 액체 혼합 금속을 반-연속 캐스팅 공정을 통해 바로 캐스팅하였고;
S103, 바를 8시간의 처리 기간 동안 400℃에서 열처리하였고;
S104, 열처리된 바를 12 mm/s의 속도 및 300℃의 압출 온도에서 49:1의 압출 비율로 역-압출하여, 마그네슘 합금 튜브를 얻었다.
비교예 4
Mg-Al계 마그네슘 합금은 Al 7g, Y 2.3g, Mn 0.5g 및 Mg 90.2g을 포함하였다.
Mg-Al계 마그네슘 합금은 구체적으로 하기 단계를 포함하는 제조 방법에 의해 얻었다:
S101, Al 공급원, Y 공급원, Mn 공급원 및 Mg 공급원을 완전히 혼합하고 액체 혼합 금속으로 제련하였고;
S102, 액체 혼합 금속을 반-연속 캐스팅 공정을 통해 바로 캐스팅하였고;
S103, 바를 8시간의 처리 기간 동안 400℃에서 열처리하였고;
S104, 열처리된 바를 12 mm/s의 속도 및 300℃의 압출 온도에서 49:1의 압출 비율로 역-압출하여, 마그네슘 합금 튜브를 얻었다.
비교예 5
Mg-Al계 마그네슘 합금은 Al 7g, Y 0.8g 및 Mg 92.2g을 포함하였다.
Mg-Al계 마그네슘 합금은 구체적으로 하기 단계를 포함하는 제조 방법에 의해 얻었다:
S101, Al 공급원, Y 공급원, Mn 공급원 및 Mg 공급원을 완전히 혼합하고 액체 혼합 금속으로 제련하였고;
S102, 액체 혼합 금속을 반-연속 캐스팅 공정을 통해 바로 캐스팅하였고;
S103, 바를 8시간의 처리 기간 동안 400℃에서 열처리하였고;
S104, 열처리된 바를 12 mm/s의 속도 및 300℃의 압출 온도에서 49:1의 압출 비율로 역-압출하여, 마그네슘 합금 튜브를 얻었다.
| 실시예 | 항복 강도 (Mpa) | 인장 강도 (MPa) | 연신율 (%) | 용접 강도 손실률 (%) |
| 실시예 1 | 182 | 306 | 18.2 | 4.7 |
| 실시예 2 | 191 | 319 | 16.9 | 5 |
| 실시예 3 | 197 | 322 | 15.5 | 5.3 |
| 실시예 4 | 202 | 320 | 15.2 | 5.4 |
| 실시예 5 | 220 | 325 | 15 | 5.8 |
| 실시예 6 | 219 | 325 | 16.3 | 4.8 |
| 실시예 7 | 221 | 329 | 17.6 | 4.6 |
| 실시예 8 | 224 | 326 | 19.6 | 5.3 |
| 실시예 9 | 225 | 328 | 18.8 | 4.9 |
| 실시예 10 | 226 | 325 | 19.2 | 4.5 |
| 실시예 11 | 227 | 329 | 17.4 | 4.3 |
| 실시예 12 | 223 | 324 | 19.5 | 4.6 |
| 실시예 13 | 227 | 328 | 19.7 | 4.2 |
| 실시예 14 | 230 | 330 | 20.1 | 4.1 |
| 실시예 15 | 228 | 333 | 20.3 | 3.8 |
| 실시예 16 | 232 | 338 | 20.8 | 3.6 |
| 실시예 17 | 230 | 340 | 21.6 | 3.5 |
| 실시예 18 | 230 | 334 | 19.1 | 4.6 |
| 실시예 19 | 235 | 342 | 20 | 3.7 |
| 실시예 20 | 231 | 339 | 19.8 | 4.2 |
| 실시예 21 | 218 | 326 | 18.2 | 5.6 |
| 실시예 22 | 220 | 316 | 16.9 | 5 |
| 실시예 23 | 230 | 327 | 19 | 3.5 |
| 비교예 1 | 165 | 287 | 15.2 | 4.9 |
| 비교예 2 | 226 | 340 | 12.7 | 7.3 |
| 비교예 3 | 173 | 294 | 13.9 | 5.8 |
| 비교예 4 | 185 | 312 | 12.8 | 5.3 |
| 비교예 5 | 179 | 289 | 14.3 | 6.2 |
표 1로부터, 실시예 1 내지 23의 마그네슘 합금 튜브의 항복강도는 모두 182MPa 이상에 도달할 수 있고, 실시예 19의 마그네슘 합금 튜브의 항복강도는 235MPa에 도달하였고, 이들의 인장 강도는 모두 306MPa 이상에 도달할 수 있고, 실시예 19의 마그네슘 합금 튜브의 인장 강도는 342Mpa에 도달하였고; 이들의 연신율은 모두 15% 초과였고, 실시예 17의 마그네슘 합금 튜브의 연신율은 21.6%에 도달하였고; 실시예 1 내지 23의 마그네슘 합금 튜브의 용접 손실률은 모두 6% 미만이었으며, 실시예 15 내지 17, 실시예 19 및 20 및 실시예 23의 마그네슘 합금 튜브의 용접 손실률은 4% 이하였고 3.5% 정도로 낮을 수 있음을 알 수 있다.
실시예 1과 비교예 1 및 2를 비교하면, 비교예 1에서의 마그네슘 합금은 Al 첨가량이 적기 때문에, 165Mpa 및 287Mpa정도로 낮은 저 항복 강도 및 인장 강도, 및 증가된 용접 손실률을 가지며; 비교예 2에서의 마그네슘 합금은 과도하게 높은 Al 첨가량으로 인해 가소성이 저하되고 연신율이 12.7%로 감소하는 한편 용접 손실율은 7.3%로 크게 증가한다.
실시예 1과 비교예 3 및 4를 비교하면, 비교예 3에서의 마그네슘 합금은 첨가된 RE의 함량이 낮아 항복강도 및 인장 강도가 낮으며, 가소성이 좋지 않고 연신율 이 13.9%에 불과하며, 용접 손실률이 증가한다. RE의 함량이 너무 높은 비교예 4에서의 마그네슘 합금의 경우, 마그네슘 합금의 항복강도와 인장 강도는 향상되지만 가소성이 현저하게 저하되며, 연신율은 12.8%에 불과하고 용접 손실률이 또한 증가한다.
실시예 1과 비교예 5를 비교하면, 비교예 5에서는 Mn을 첨가하지 않았기 때문에 마그네슘 합금의 전체적인 성능이 감소하여, 연신율이 크게 감소하고, 용접 손실률이 6% 초과로 크게 증가한다.
상기 Mg-Al계 마그네슘 합금은 차량 장비 및 의료 장비 분야에 적용될 수 있다. 예를 들어, Mg-Al계 마그네슘 합금을 바로 성형하고, 다수의 마그네슘 합금 바를 사용할 수 있으며, 용접 후 휠체어, 들것(stretcher), 자전거, 산악 자전거와 같은 장비의 하중 지지 부재 또는 지지체 부재로 사용된다. 상기 Mg-Al계 마그네슘 합금은 상기 장비의 강도와 안정성을 확보하면서도 상기 장비의 중량을 줄일 수 있다.
Claims (9)
- 중량 백분율 기준으로, Al 7.0 내지 8.6%, RE 0.8 내지 2.0%, Mn 0.2 내지 0.8% 및 잔량의 Mg를 포함하고, 15 내지 22%의 연신율(elongation)을 갖는, Mg-Al계 마그네슘 합금.
- 청구항 1에 있어서,
상기 마그네슘 합금에서, Al의 중량 백분율은 7.0 내지 8.2%이고, RE의 중량 백분율은 1.1 내지 2.0%이며, Mn의 중량 백분율은 0.4 내지 0.8%인, Mg-Al계 마그네슘 합금. - 청구항 2에 있어서,
상기 마그네슘 합금에서, Al의 중량 백분율은 7.8 내지 8.2%이고, RE의 중량 백분율은 1.3 내지 1.9%이고, Mn의 중량 백분율은 0.5 내지 0.8%이며; RE에서, Y의 중량 백분율은 0.8 내지 1.6%이고, Ce의 질량 백분율은 0 내지 0.8%인, Mg-Al계 마그네슘 합금. - 청구항 1에 있어서,
17 내지 21.6%의 연신율을 갖는, Mg-Al계 마그네슘 합금. - 청구항 1에 있어서,
6% 미만의 용접 손실률(welding loss rate)을 갖는, Mg-Al계 마그네슘 합금. - 청구항 1에 있어서,
182 내지 235 MPa의 항복 강도(yield strength) 및 306 내지 342 MPa의 인장 강도(tensile strength)를 갖는, Mg-Al계 마그네슘 합금. - 청구항 1에 있어서,
상기 RE는 La, Ce, Nd, Y, Gd, Ho, Dy 및 Er 중 적어도 하나를 포함하는, Mg-Al계 마그네슘 합금. - Mg-Al계 마그네슘 합금 튜브의 제조 방법으로서,
Al 공급원, RE 공급원, Mn 공급원, 및 Mg 공급원을, 원소 중량 백분율 함량을 기준으로, 7.0 내지 8.6%의 Al, 0.8 내지 2.0%의 RE, 0.2 내지 0.8%의 Mn, 및 잔량의 Mg를 혼합하여 혼합물을 얻은 다음, 상기 혼합물을 제련하여 액체 혼합 금속을 제공하는 단계;
상기 액체 혼합 금속을 반-연속식 캐스팅(semi-continuous casting)을 통해 바(bar) 형태로 캐스팅하는 단계;
상기 바에 대해 360 내지 400℃에서 6 내지 10 시간 동안 균질화 열처리를 수행하는 단계; 및
상기 열처리된 바에 대해 역 압출-성형(back extrusion forming)을 수행하여 마그네슘 합금 튜브를 얻는 단계
를 포함하는, Mg-Al계 마그네슘 합금 튜브의 제조 방법. - 차량 장비 및 의료 장비 분야에서의 청구항 1 내지 청구항 7 중 어느 한 항에 따른 Mg-Al계 마그네슘 합금의 용도.
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202110040804.4A CN112877575B (zh) | 2021-01-13 | 2021-01-13 | 一种Mg-Al系镁合金及其管材的制备方法和应用 |
| CN202110040804.4 | 2021-01-13 | ||
| PCT/CN2022/071812 WO2022152212A1 (zh) | 2021-01-13 | 2022-01-13 | 一种Mg-Al系镁合金及其管材的制备方法和应用 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20230131244A true KR20230131244A (ko) | 2023-09-12 |
Family
ID=76045128
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020237027369A KR20230131244A (ko) | 2021-01-13 | 2022-01-13 | Mg-Al 마그네슘 합금, Mg-Al 마그네슘 합금 튜브의제조방법, Mg-Al 마그네슘 합금의 용도 |
Country Status (8)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP4279622A1 (ko) |
| JP (1) | JP2024503546A (ko) |
| KR (1) | KR20230131244A (ko) |
| CN (2) | CN112877575B (ko) |
| AU (1) | AU2022208124A1 (ko) |
| CA (1) | CA3205147A1 (ko) |
| IL (1) | IL304327A (ko) |
| WO (1) | WO2022152212A1 (ko) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112877575B (zh) * | 2021-01-13 | 2022-03-15 | 鼎泰(江苏)轻合金有限公司 | 一种Mg-Al系镁合金及其管材的制备方法和应用 |
| CN113635000B (zh) * | 2021-08-27 | 2023-08-18 | 中国兵器工业第五九研究所 | 一种镁合金环件的挤轧复合成形方法 |
Family Cites Families (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1169989C (zh) * | 2001-12-04 | 2004-10-06 | 上海交通大学 | 低热裂倾向性固溶强化高强度铸造镁合金的制备方法 |
| JP4650280B2 (ja) * | 2006-01-19 | 2011-03-16 | ソニー株式会社 | 表示装置および方法、並びにプログラム |
| CN101586223A (zh) * | 2009-05-14 | 2009-11-25 | 上海交通大学 | 含稀土变形镁合金的塑性成型方法 |
| CN102051509A (zh) * | 2010-12-28 | 2011-05-11 | 西安工业大学 | 高强韧耐热Mg—Al—RE—Mn变形镁合金及其板材的制备方法 |
| CN102758110B (zh) * | 2012-07-09 | 2015-05-06 | 无锡福镁轻合金科技有限公司 | 一种镁合金led灯管型材挤压成型工艺 |
| CN107099713B (zh) * | 2017-05-27 | 2018-07-31 | 东北大学 | 一种镁合金及其制备方法和应用 |
| CN109338187B (zh) * | 2018-11-19 | 2021-01-29 | 河北工业大学 | 一种低成本可高速挤压的高强韧变形镁合金及其制备方法 |
| CN112877575B (zh) * | 2021-01-13 | 2022-03-15 | 鼎泰(江苏)轻合金有限公司 | 一种Mg-Al系镁合金及其管材的制备方法和应用 |
-
2021
- 2021-01-13 CN CN202110040804.4A patent/CN112877575B/zh active Active
-
2022
- 2022-01-13 KR KR1020237027369A patent/KR20230131244A/ko unknown
- 2022-01-13 CN CN202280009957.5A patent/CN116761905A/zh active Pending
- 2022-01-13 EP EP22739088.7A patent/EP4279622A1/en active Pending
- 2022-01-13 JP JP2023565644A patent/JP2024503546A/ja active Pending
- 2022-01-13 CA CA3205147A patent/CA3205147A1/en active Pending
- 2022-01-13 WO PCT/CN2022/071812 patent/WO2022152212A1/zh active Application Filing
- 2022-01-13 AU AU2022208124A patent/AU2022208124A1/en active Pending
-
2023
- 2023-07-09 IL IL304327A patent/IL304327A/en unknown
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| AU2022208124A1 (en) | 2023-07-27 |
| CN116761905A (zh) | 2023-09-15 |
| CN112877575A (zh) | 2021-06-01 |
| WO2022152212A1 (zh) | 2022-07-21 |
| JP2024503546A (ja) | 2024-01-25 |
| IL304327A (en) | 2023-09-01 |
| CN112877575B (zh) | 2022-03-15 |
| EP4279622A1 (en) | 2023-11-22 |
| CA3205147A1 (en) | 2022-07-21 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR20230131244A (ko) | Mg-Al 마그네슘 합금, Mg-Al 마그네슘 합금 튜브의제조방법, Mg-Al 마그네슘 합금의 용도 | |
| CN108893659B (zh) | 一种汽车结构件用铝合金及其型材的加工方法 | |
| CN101956111A (zh) | 加Sc强化ZK60镁合金的方法 | |
| CN100582278C (zh) | 耐热镁合金及含有耐热镁合金的复合材料及其制备方法 | |
| KR100540234B1 (ko) | 알루미늄 기초 합금 및 알루미늄 기초 합금의 열처리 방법 | |
| US20240060159A1 (en) | Mg-al magnesium alloy, preparation method for tube made of mg-al magnesium alloy, application of mg-al magnesium alloy | |
| CN110004342B (zh) | 一种高强高弹性模量变形镁合金及其制备方法 | |
| CN113293329A (zh) | 一种低成本高强度高导热镁合金材料及其制造方法 | |
| CN114574792A (zh) | 一种同步提升镁合金强度和导热性能的加工方法 | |
| CN113755730A (zh) | 一种高强高塑性Mg-Al-Ce-(Nd)变形镁合金及其制备方法 | |
| CN112322949A (zh) | 一种镁合金材料及包含该材料的部件和装置 | |
| CN115011846B (zh) | 一种高强度、高稳定性Al-Mg-Si-Cu-Sc铝合金及其制备方法 | |
| KR101218875B1 (ko) | 고강도 마그네슘 합금 압출재 및 그 제조방법 | |
| CN111893409B (zh) | 一种高吸能超细晶镁合金及其制备方法 | |
| CN114807707A (zh) | 一种高强度变形镁合金及其制备方法 | |
| CN114908279A (zh) | 一种高强高断裂韧性Mg-Gd-Y-Zn-Zr镁合金的制备方法 | |
| CN115261701B (zh) | 镁基高熵合金及其制备方法 | |
| CN103695740A (zh) | 一种高塑性耐热镁合金 | |
| CN115584419B (zh) | 一种耐热双相镁锂合金及其制备方法 | |
| CN111733354B (zh) | 一种高均匀延伸率高加工硬化非稀土镁合金及其制备方法 | |
| CN114480924B (zh) | 一种铝合金材料及其制备方法与应用 | |
| CN115821136A (zh) | 一种低合金含量高强塑性镁合金及其制备方法 | |
| CN117210775A (zh) | 一种具有高疲劳应变硬化能的镁合金及其制备方法 | |
| JP3481064B2 (ja) | 曲げ加工用遅効性アルミニウム合金押出材 | |
| CN117867350A (zh) | 一种高强耐热Mg-Gd-Ag合金及其制备方法 |