KR20240031866A - 알루미늄 합금 주조재 및 이를 포함하는 브레이크 디스크 - Google Patents
알루미늄 합금 주조재 및 이를 포함하는 브레이크 디스크 Download PDFInfo
- Publication number
- KR20240031866A KR20240031866A KR1020230054914A KR20230054914A KR20240031866A KR 20240031866 A KR20240031866 A KR 20240031866A KR 1020230054914 A KR1020230054914 A KR 1020230054914A KR 20230054914 A KR20230054914 A KR 20230054914A KR 20240031866 A KR20240031866 A KR 20240031866A
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- weight
- aluminum alloy
- casting material
- alloy casting
- experimental example
- Prior art date
Links
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 44
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 44
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 title description 29
- 239000000956 alloy Substances 0.000 title description 29
- 239000010949 copper Substances 0.000 claims abstract description 144
- 229910000838 Al alloy Inorganic materials 0.000 claims abstract description 141
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 125
- 238000005266 casting Methods 0.000 claims abstract description 114
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 claims abstract description 112
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 92
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 claims abstract description 92
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 claims abstract description 83
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 claims abstract description 83
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 79
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 76
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims abstract description 76
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 64
- FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N Magnesium Chemical compound [Mg] FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 63
- 239000012535 impurity Substances 0.000 claims abstract description 46
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 124
- 239000011572 manganese Substances 0.000 claims description 107
- 229910052748 manganese Inorganic materials 0.000 claims description 61
- 230000005496 eutectics Effects 0.000 claims description 57
- PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N Manganese Chemical compound [Mn] PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 56
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 claims description 43
- VSZWPYCFIRKVQL-UHFFFAOYSA-N selanylidenegallium;selenium Chemical compound [Se].[Se]=[Ga].[Se]=[Ga] VSZWPYCFIRKVQL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 30
- 239000010936 titanium Substances 0.000 claims description 28
- 229910019018 Mg 2 Si Inorganic materials 0.000 claims description 20
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 14
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 claims description 14
- ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N Boron Chemical compound [B] ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 claims description 8
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 33
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 33
- 229910000765 intermetallic Inorganic materials 0.000 description 17
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 15
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 14
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 13
- 229910018566 Al—Si—Mg Inorganic materials 0.000 description 12
- 239000011651 chromium Substances 0.000 description 12
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 12
- 238000010587 phase diagram Methods 0.000 description 10
- QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N Zirconium Chemical compound [Zr] QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- 230000032683 aging Effects 0.000 description 9
- CSDREXVUYHZDNP-UHFFFAOYSA-N alumanylidynesilicon Chemical compound [Al].[Si] CSDREXVUYHZDNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- 238000000034 method Methods 0.000 description 9
- 229910052726 zirconium Inorganic materials 0.000 description 9
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- WPBNNNQJVZRUHP-UHFFFAOYSA-L manganese(2+);methyl n-[[2-(methoxycarbonylcarbamothioylamino)phenyl]carbamothioyl]carbamate;n-[2-(sulfidocarbothioylamino)ethyl]carbamodithioate Chemical compound [Mn+2].[S-]C(=S)NCCNC([S-])=S.COC(=O)NC(=S)NC1=CC=CC=C1NC(=S)NC(=O)OC WPBNNNQJVZRUHP-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 8
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 description 8
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 description 8
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 7
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 7
- 229910021364 Al-Si alloy Inorganic materials 0.000 description 6
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N Molybdenum Chemical compound [Mo] ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M Sodium chloride Chemical compound [Na+].[Cl-] FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 6
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 description 6
- 238000013461 design Methods 0.000 description 6
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 description 6
- 239000011733 molybdenum Substances 0.000 description 6
- LEONUFNNVUYDNQ-UHFFFAOYSA-N vanadium atom Chemical compound [V] LEONUFNNVUYDNQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 229910002056 binary alloy Inorganic materials 0.000 description 5
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 5
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 5
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 5
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 5
- 229910052712 strontium Inorganic materials 0.000 description 5
- CIOAGBVUUVVLOB-UHFFFAOYSA-N strontium atom Chemical compound [Sr] CIOAGBVUUVVLOB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 229910000861 Mg alloy Inorganic materials 0.000 description 4
- 229910000676 Si alloy Inorganic materials 0.000 description 4
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 4
- 239000010941 cobalt Substances 0.000 description 4
- 229910017052 cobalt Inorganic materials 0.000 description 4
- GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N cobalt atom Chemical compound [Co] GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000004090 dissolution Methods 0.000 description 4
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 4
- 230000008569 process Effects 0.000 description 4
- 229910018125 Al-Si Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910018520 Al—Si Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910001018 Cast iron Inorganic materials 0.000 description 3
- CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N Magnesium oxide Chemical compound [Mg]=O CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- -1 aluminum-silicon-magnesium Chemical compound 0.000 description 3
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 3
- 230000033228 biological regulation Effects 0.000 description 3
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 3
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 3
- 230000000704 physical effect Effects 0.000 description 3
- 239000000047 product Substances 0.000 description 3
- 239000011780 sodium chloride Substances 0.000 description 3
- 238000007711 solidification Methods 0.000 description 3
- 230000008023 solidification Effects 0.000 description 3
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 3
- 230000004580 weight loss Effects 0.000 description 3
- 229910018565 CuAl Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 2
- 239000000395 magnesium oxide Substances 0.000 description 2
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 2
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 2
- 239000007921 spray Substances 0.000 description 2
- 229910002058 ternary alloy Inorganic materials 0.000 description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910017150 AlTi Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910016866 AlV Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910016952 AlZr Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910018580 Al—Zr Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910020068 MgAl Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 238000007872 degassing Methods 0.000 description 1
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 description 1
- 230000002542 deteriorative effect Effects 0.000 description 1
- 238000004512 die casting Methods 0.000 description 1
- 230000002996 emotional effect Effects 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 239000006023 eutectic alloy Substances 0.000 description 1
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 1
- AXZKOIWUVFPNLO-UHFFFAOYSA-N magnesium;oxygen(2-) Chemical compound [O-2].[Mg+2] AXZKOIWUVFPNLO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 description 1
- 230000001172 regenerating effect Effects 0.000 description 1
- 239000010802 sludge Substances 0.000 description 1
- 239000006104 solid solution Substances 0.000 description 1
- 238000009718 spray deposition Methods 0.000 description 1
- 238000009864 tensile test Methods 0.000 description 1
- 239000013585 weight reducing agent Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C21/00—Alloys based on aluminium
- C22C21/02—Alloys based on aluminium with silicon 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
- B22D21/00—Casting non-ferrous metals or metallic compounds so far as their metallurgical properties are of importance for the casting procedure; Selection of compositions therefor
- B22D21/02—Casting exceedingly oxidisable non-ferrous metals, e.g. in inert atmosphere
- B22D21/04—Casting aluminium or magnesium
-
- 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
- C22F1/04—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working of aluminium or alloys based thereon
- C22F1/043—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working of aluminium or alloys based thereon of alloys with silicon as the next major constituent
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
- F16D65/00—Parts or details
- F16D65/02—Braking members; Mounting thereof
- F16D65/12—Discs; Drums for disc brakes
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Manufacture Of Alloys Or Alloy Compounds (AREA)
Abstract
본 발명은 고온 인장강도 및 내식성이 우수한 알루미늄 합금 주조재를 제공한다. 상기 알루미늄 합금 주조재는, 13.0 중량% 초과 내지 15 중량%의 실리콘(Si); 2.7 중량% 내지 4.1 중량%의 마그네슘(Mg); 0 중량% 초과 내지 2 중량%의 구리(Cu); 및 잔부는 알루미늄(Al)과 불가피한 불순물을 포함한다.
Description
본 발명은 알루미늄 합금 주조재에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 고온 강도 및 내식성이 우수한 알루미늄 합금 주조재 및 이를 포함하는 브레이크 디스크에 관한 것이다.
전세계적으로 환경 문제 및 에너지 문제로 인해, 자동차 등 수송기기는 내연기관에서 전기자동차로 전환되고 있다. 전기자동차에서도 연비 향상을 위해 차량의 경량화가 필수적이다. 특히, 자동차의 제동부품인 브레이크 디스크는 주로 주철로 제조되고 있다. 일반적으로 내연기관에서는 기계적 제동만으로 제동이 이루어진다. 하지만, 전기자동차에서는 회생제동이 도입되므로 내연기관 자동차에 비하여 전기자동차에 적용되는 브레이크의 기계적 제동시 요구되는 제동 환경이 완화될 수 있다. 이러한 제동 환경으로 인해, 전기자동차에서 알루미늄 합금 주조재를 이용하여 브레이크 디스크에 채용하고자 하는 시도가 계속 이루어지고 있다.
한편, 지난 수십년간 자동차의 경량화를 위하여 주철을 대체할 수 있는 소재로서 알루미늄에 대한 검토가 이루어졌지만, 대체 가능한 소재는 알루미늄 복합재(aluminum matrix composites, MMCs)에 국한되어 있었다. 특히, 전기 자동차에서는 경량화를 위하여 브레이크 디스크에 주철재를 대체한 알루미늄 합금의 채용이 적극적으로 검토되고 있다. 현재까지는, 상기 알루미늄 소재는 상온 및 고온 특성이 우수하고 내마모성이 우수하지만, 제조 단가가 높고 재활용성이 낮고 기계가공성 등이 열악하여 브레이크 디스크에 사용되지 못했다. 또, 브레이크 디스크에 사용되는 소재에 요구되는 주요 물성은 고온 강도와 내마모성이며, 감성품질의 향상을 위하여 내식성 등이 추가적으로 요구되고 있다.
그러나, 고온 강도 및 내마모성을 향상시키면서 내식성까지 향상시킬 수 있는 알루미늄 합금 주조재는 개발되지 않았다.
본 발명의 기술적 사상이 이루고자 하는 기술적 과제는 높은 고온 강도 및 우수한 내식성을 가지는 알루미늄 합금 주조재 및 이를 포함하는 브레이크 디스크를 제공하는 것이다.
그러나 이러한 과제는 예시적인 것으로, 이에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 일 관점에 의하면, 높은 고온 강도 및 우수한 내식성을 가지는 알루미늄 합금 주조재 및 이를 포함하는 브레이크 디스크를 제공한다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 알루미늄 합금 주조재는, 13.0 중량% 초과 내지 15 중량%의 실리콘(Si); 2.7 중량% 내지 4.1 중량%의 마그네슘(Mg); 0 중량% 초과 내지 2 중량%의 구리(Cu); 및 잔부는 알루미늄(Al)과 불가피한 불순물을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 0 중량% 초과 내지 1.0 중량%의 망간(Mn)을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 0 중량% 초과 내지 1.5 중량%의 니켈(Ni)을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 0 중량% 초과 내지 0.25 중량%의 지르코늄(Zr)을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 0 중량% 초과 내지 0.05 중량%의 티타늄(Ti); 및 0 중량% 초과 내지 0.005 중량%의 보론(B)을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 알루미늄 합금 주조재는, 공정 Si, 공정 Mg2Si, 초정 Si 및 초정 Mg2Si 중 적어도 어느 하나로 구성된 미세조직을 가질 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 알루미늄 합금 주조재는, 0.2 mm/year 이하의 부식속도를 가질 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 알루미늄 합금 주조재는, 190 MPa 내지 230 MPa 범위의 250℃ 고온 인장강도를 가질 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 알루미늄 합금 주조재는 용체화처리를 한 후에 시효처리된 것일 수 있다.
상기 알루미늄 합금 주조재는 용체화처리를 하지 않고 시효처리된 것일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 알루미늄 합금 주조재는, 13.0 중량% 초과 내지 15 중량%의 실리콘(Si); 2.81 중량% 내지 3.5 중량%의 마그네슘(Mg); 0.021 중량% 내지 1.603 중량%의 구리(Cu); 0.002 중량% 내지 0.537 중량%의 망간(Mn); 및 잔부는 알루미늄(Al)과 불가피한 불순물을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 0.021 중량% 내지 0.641 중량%의 니켈(Ni)을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 0.004 중량% 내지 0.185 중량%의 지르코늄(Zr)을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 알루미늄 합금 주조재는, 13.0 중량% 초과 내지 15 중량%의 실리콘(Si); 2.7 중량% 내지 4.1 중량%의 마그네슘(Mg); 0 중량% 초과 내지 1 중량%의 망간(Mn); 및 잔부는 알루미늄(Al)과 불가피한 불순물을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 브레이크 디스크는, 13.0 중량% 초과 내지 15 중량%의 실리콘(Si); 2.7 중량% 내지 4.1 중량%의 마그네슘(Mg); 0 중량% 초과 내지 2 중량%의 구리(Cu); 및 잔부는 알루미늄(Al)과 불가피한 불순물을 포함하는 알루미늄 합금 주조재로 구성될 수 있다.
상기한 바와 같이 이루어진 본 발명의 여러 실시예들에 따르면, 구리 및 망간 등의 합금 조성 및 함량을 제어함으로써, 높은 고온 강도 및 우수한 내식성 및 내마모성을 가지는 알루미늄 합금 주조재를 제공할 수 있다. 또, 상기 합금을 이용하여 전기자동차용 브레이크 디스크를 구현할 수 있다. 물론 이러한 효과에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 알루미늄 합금 주조재의 합금 설계를 위한 알루미늄-실리콘 2원계 합금의 상태도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 알루미늄 합금 주조재의 합금 설계를 위한 열역학 전산 계산을 통해 얻은 알루미늄-실리콘-마그네슘 합금의 상태도이다.
도 3 및 도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 알루미늄 합금 주조재의 합금 설계를 위한 알루미늄 합금 주조재의 미세조직을 나타내는 광학현미경 사진이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 T6 열처리를 수행한 알루미늄 합금 주조재의 상온 인장강도와 연신율을 나타내는 그래프이다.
도 6는 본 발명의 일실시예에 따른 T5 열처리를 수행한 알루미늄 합금 주조재의 상온 인장강도와 연신율을 나타내는 그래프이다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 알루미늄 합금 주조재에서 구리 첨가시 생성상 분율을 열역학적 계산으로 산출한 그래프이다.
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 알루미늄 합금 주조재에서 니켈 첨가시 생성상 분율을 열역학적 계산으로 산출한 그래프이다.
도 9 및 도 10은 본 발명의 일실시예에 따른 알루미늄 합금 주조재의 미세조직을 나타내는 광학현미경 사진이다.
도 11은 본 발명의 일실시예에 따른 알루미늄 합금 주조재로 형성된 브레이크 디스크를 포함하는 브레이크 시스템을 도시하는 개략도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 알루미늄 합금 주조재의 합금 설계를 위한 열역학 전산 계산을 통해 얻은 알루미늄-실리콘-마그네슘 합금의 상태도이다.
도 3 및 도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 알루미늄 합금 주조재의 합금 설계를 위한 알루미늄 합금 주조재의 미세조직을 나타내는 광학현미경 사진이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 T6 열처리를 수행한 알루미늄 합금 주조재의 상온 인장강도와 연신율을 나타내는 그래프이다.
도 6는 본 발명의 일실시예에 따른 T5 열처리를 수행한 알루미늄 합금 주조재의 상온 인장강도와 연신율을 나타내는 그래프이다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 알루미늄 합금 주조재에서 구리 첨가시 생성상 분율을 열역학적 계산으로 산출한 그래프이다.
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 알루미늄 합금 주조재에서 니켈 첨가시 생성상 분율을 열역학적 계산으로 산출한 그래프이다.
도 9 및 도 10은 본 발명의 일실시예에 따른 알루미늄 합금 주조재의 미세조직을 나타내는 광학현미경 사진이다.
도 11은 본 발명의 일실시예에 따른 알루미늄 합금 주조재로 형성된 브레이크 디스크를 포함하는 브레이크 시스템을 도시하는 개략도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 여러 실시예들을 상세히 설명하기로 한다.
본 발명의 실시예들은 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이며, 하기 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다. 오히려 이들 실시예들은 본 개시를 더욱 충실하고 완전하게 하고, 당업자에게 본 발명의 사상을 완전하게 전달하기 위하여 제공되는 것이다. 또한, 도면에서 각 층의 두께나 크기는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장된 것이다.
본 명세서에서 사용된 용어는 특정 실시예를 설명하기 위하여 사용되며, 본 발명을 제한하기 위한 것이 아니다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 단수 형태는 문맥상 다른 경우를 분명히 지적하는 것이 아니라면, 복수의 형태를 포함할 수 있다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 경우 "포함한다(comprise)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급한 형상들, 숫자, 단계, 동작, 부재, 요소 및/또는 이들 그룹의 존재를 특정하는 것이며, 하나 이상의 다른 형상, 숫자, 동작, 부재, 요소 및/또는 그룹들의 존재 또는 부가를 배제하는 것이 아니다.
본 발명의 일 실시예에 따른 알루미늄 합금 주조재는, 13.0 중량% 초과 내지 15 중량%의 실리콘(Si); 2.7 중량% 내지 4.1 중량%의 마그네슘(Mg); 0 중량% 초과 내지 2 중량%의 구리(Cu); 및 잔부는 알루미늄(Al)과 불가피한 불순물을 포함할 수 있다. 또한, 상기 알루미늄 합금 주조재에 포함된 실리콘(Si)의 함량 범위는 13.1% 중량 내지 15 중량%일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 알루미늄 합금 주조재는, 13.0 중량% 초과 내지 15 중량%의 실리콘(Si); 2.7 중량% 내지 4.1 중량%의 마그네슘(Mg); 0 중량% 초과 내지 2 중량%의 구리(Cu); 0 중량% 초과 내지 1.0 중량%의 망간(Mn); 및 잔부는 알루미늄(Al)과 불가피한 불순물을 포함할 수 있다. 즉, 상기 알루미늄 합금 주조재가 0 중량% 초과 내지 1.0 중량%의 망간(Mn)을 더 포함하는 경우이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 알루미늄 합금 주조재는, 13.0 중량% 초과 내지 15 중량%의 실리콘(Si); 2.7 중량% 내지 4.1 중량%의 마그네슘(Mg); 0 중량% 초과 내지 1 중량%의 망간(Mn); 및 잔부는 알루미늄(Al)과 불가피한 불순물을 포함할 수 있다.
상기 알루미늄 합금 주조재는 상기 원소 외에 0 중량% 초과 내지 1.5 중량%의 니켈(Ni)을 더 포함할 수 있거나, 상기 원소 외에 0 중량% 초과 내지 0.25 중량%의 지르코늄(Zr)을 더 포함할 수 있거나, 상기 원소 외에 0 중량% 초과 내지 1.5 중량%의 니켈(Ni); 및 0 중량% 초과 내지 0.25 중량%의 지르코늄(Zr)을 함께 더 포함할 수 있다.
상기 알루미늄 합금 주조재는 상기 원소 외에 0 중량% 초과 내지 0.05 중량%의 티타늄(Ti); 및 0 중량% 초과 내지 0.005 중량%의 보론(B)을 더 포함할 수 있다.
상기 알루미늄 합금 주조재는 상기 원소 외에 상기 불가피한 불순물로서, 0 중량% 초과 내지 0.2 중량%의 철(Fe)을 더 포함할 수 있다.
상기 알루미늄 합금 주조재는 인을 30 ppm 내지 200 ppm 더 포함할 수 있다. 상기 인은 AlP의 형태로 포함될 수 있다. 또한, 상기 알루미늄 합금 주조재는 스트론튬(Sr)을 50 ppm 내지 200 ppm 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 알루미늄 합금 주조재는 13.0 중량% 초과 내지 15 중량%의 실리콘(Si); 2.81 중량% 내지 3.5 중량%의 마그네슘(Mg); 0.021 중량% 내지 1.603 중량%의 구리(Cu); 0.002 중량% 내지 0.537 중량%의 망간(Mn); 및 잔부는 알루미늄(Al)과 불가피한 불순물을 포함할 수 있다. 또한, 상기 알루미늄 합금 주조재에 포함된 실리콘(Si)의 함량 범위는 13.3% 중량 내지 14.6 중량%일 수 있다.
상기 알루미늄 합금 주조재는 상기 원소 외에 0.021 중량% 내지 0.641 중량%의 니켈(Ni)을 더 포함할 수 있거나, 상기 원소 외에 0.004 중량% 내지 0.185 중량%의 지르코늄(Zr)을 더 포함할 수 있거나, 상기 원소 외에 0.021 중량% 내지 0.641 중량%의 니켈(Ni); 및 0.004 중량% 내지 0.185 중량%의 지르코늄(Zr)을 더 포함할 수 있다.
상기 알루미늄 합금 주조재는 상기 원소 외에 0.034 중량% 내지 0.040 중량%의 티타늄(Ti); 및 0.001 중량% 내지 0.004 중량%의 보론(B)을 더 포함할 수 있다.
상기 알루미늄 합금 주조재는 상기 원소 외에 상기 불가피한 불순물로서, 0.120 중량% 내지 0.158 중량%의 철(Fe)을 더 포함할 수 있다.
상기 알루미늄 합금 주조재는 인을 30 ppm 내지 200 ppm 더 포함할 수 있다. 상기 인은 AlP의 형태로 포함될 수 있다. 또한, 상기 알루미늄 합금 주조재는 스트론튬(Sr)을 50 ppm 내지 200 ppm 더 포함할 수 있다.
상기 알루미늄 합금 주조재는, 공정 Si, 공정 Mg2Si, 초정 Si 및 초정 Mg2Si 중 적어도 어느 하나로 구성된 미세조직을 가질 수 있다.
상기 알루미늄 합금 주조재는, 주조 후 열처리가 수행될 수 있으며, 예를 들어, 용체화 처리를 한 후에 시효처리하는 T6 열처리될 수 있다.
상기 T6 열처리된 상기 알루미늄 합금 주조재는, 0.2 mm/year 이하 범위의 부식속도를 가질 수 있고, 0 mm/year 초과 내지 0.2 mm/year 이하 범위의 부식속도를 가질 수 있다. 상기 부식속도는 상기 알루미늄 합금 주조재를 5.0% NaCl 수용액에 480시간 동안 침지한 후 무게 감량을 측정하여 산출한다.
상기 T6 열처리된 상기 알루미늄 합금 주조재는, 300 MPa 내지 360 MPa 범위의 상온 인장강도를 가질 수 있다. 상기 알루미늄 합금 주조재는, 240 MPa 내지 300 MPa 범위의 200℃ 고온 인장강도를 가질 수 있다. 상기 알루미늄 합금 주조재는, 190 MPa 내지 230 MPa 범위의 250℃ 고온 인장강도를 가질 수 있다. 상기 알루미늄 합금 주조재는, 90 MPa 내지 140 MPa 범위의 300℃ 고온 인장강도를 가질 수 있다. 상기 알루미늄 합금 주조재는, 70 MPa 내지 80 MPa 범위의 350℃ 고온 인장강도를 가질 수 있다.
또는, 상기 알루미늄 합금 주조재는, 용체화 처리를 하지 않고 시효처리하는 T5 열처리될 수 있다.
상기 T5 열처리된 상기 알루미늄 합금 주조재는, 0.4 mm/year 이하 범위의 부식속도를 가질 수 있고, 0 mm/year 초과 내지 0.4 mm/year 이하 범위의 부식속도를 가질 수 있다. 상기 부식속도는 상기 알루미늄 합금 주조재를 5.0% NaCl 수용액에 480시간 동안 침지한 후 무게 감량을 측정하여 산출한다.
상기 T5 열처리된 상기 알루미늄 합금 주조재는, 200 MPa 내지 230 MPa 범위의 상온 인장강도를 가질 수 있다. 상기 알루미늄 합금 주조재는, 180 MPa 내지 210 MPa 범위의 200℃ 고온 인장강도를 가질 수 있다. 상기 알루미늄 합금 주조재는, 130 MPa 내지 150 MPa 범위의 250℃ 고온 인장강도를 가질 수 있다. 상기 알루미늄 합금 주조재는, 90 MPa 내지 110 MPa 범위의 300℃ 고온 인장강도를 가질 수 있다. 상기 알루미늄 합금 주조재는, 60 MPa 내지 80 MPa 범위의 350℃ 고온 인장강도를 가질 수 있다.
이하에서, 본 발명의 알루미늄 합금 주조재의 조성범위의 임계적 의의와 상기 조성범위에 따른 금속간화합물 생성과 이에 따른 효과 등에 대해 구체적으로 설명하기로 한다.
일반적으로 널리 이용되는 알루미늄 합금 주조재는 알루미늄-실리콘계 합금이다. 따라서, 알루미늄-실리콘 2원계 합금에 대하여 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 알루미늄 합금 주조재의 합금 설계를 위한 알루미늄-실리콘 2원계 합금의 상태도이다.
도 1을 참조하면, 알루미늄-실리콘 2원계 합금의 상태도가 나타나 있다. 실리콘(Si)이 12.6 중량%인 경우가 알루미늄과 실리콘의 공정반응(eutectic reaction) 조성이다. 상기 공정반응 조성 미만에서는(즉, 실리콘이 12.6 중량% 미만임) α-Al과 미세한 공정 Si(eutectic Si)으로 구성된 미세조직이 형성된다. 반면, 상기 공정반응 조성을 초과하면, 즉, 실리콘이 12.6 중량%를 초과하면, α-Al, 공정 Si(eutectic Si) 및 초정 Si(primary Si)으로 구성된 미세조직이 형성된다. 여기에서, 실리콘은 기지(matrix)인 α-Al에 비하여 경도가 높아 고온 강도 및 내마모성에 기여할 수 있다.
그러나, 실리콘이 상기 공정반응 조성을 초과하여 첨가되면, 상기 초정 Si이 형성되며, 실리콘의 함량이 증가할수록 상기 초정 Si이 조대한 다각형 형태로 존재하게 되어 고온 강도의 기여가 저하되고 또한 내마모성을 저하시킬 수 있다. 따라서, 실리콘의 함량 제어가 요구된다.
또한, 일반적으로, 알루미늄-실리콘계 합금에서 미세조직 내부에 실리콘이 미세하고 균일한 상태로서 다량으로 존재하면, 내마모성이 향상된다. 그러나, 알루미늄-실리콘계 합금에서 일반적인 주조공법을 이용하여서는 상기 미세조직을 구현할 수 없으며, 응고 속도를 매우 빠르게 하는 경우에 구현할 수 있다. 예를 들어, 분무적층법(spray deposition)과 같은 빠른 응고 속도를 가지는 주조법을 사용하여야 한다.
또한, 고온 강도 관점에서, 미세조직 내부에 존재하는 생성상의 상호 연결성이 중요하며, 상호 연결성이 높을수록 고온 강도를 증가시킨다. 상기 생성상의 상호 연결성이란 개별적인 생성상이 서로 맞닿아 있는 정도를 의미하는 것으로서, 쉽게 트러스(truss) 구조물로 이해될 수 있다. 여기서, 상기 생성상이 침상 혹은 섬유상이면 상호 연결성이 높으며, 각형이거나 혹은 구형이면 상호 연결성이 낮다. 알루미늄-실리콘계 합금에서 초정 Si은 상호 연결성이 낮으며, 공정 Si은 상호 연결성이 높다. 즉, 공정 Si은 2차원적으로 침상 또는 미세한 구상으로 보이며, 3차원적으로는 섬유상 형태로 연결되어 있으므로, 상호 연결성이 높다. 따라서, 공정 Si이 많을수록 고온 강도가 증가될 수 있다.
고온 특성을 요구하는 피스톤, 브레이크 디스크 등과 같은 부품에 적용하기 위해, 알루미늄-실리콘의 공정반응 조성 부근인 10 중량% 내지 13 중량%의 실리콘을 포함하는 합금을 사용하고 있다. 이와 같이 Al-Si 2원계 상태도에서 공정점(eutectic point)에 근접한 조성을 갖는 합금을 Al-Si 근사 2원계 공정합금(near eutectic Al-Si alloy)으로 지칭한다.
상술한 상호 연결성을 향상시켜 고온 특성을 더 향상시키도록, 구리(Cu) 또는 니켈(Ni)을 첨가할 수 있고, 예를 들어 구리를 2 중량% 내지 4 중량%, 니켈을 2 중량% 내지 3 중량% 첨가할 수 있다. 이와 더불어 몰리브덴(Mo), 크롬(Cr), 망간(Mn), 코발트(Co), 티타늄(Ti), 지르코늄(Zr), 바나듐(V) 등을 첨가할 수 있고, 예를 들어 각각 1 중량% 이하로 첨가할 수 있다.
구리(Cu)는, 알루미늄(Al), 실리콘(Si), 마그네슘(Mg) 등과 반응하여 다양한 종류의 금속간화합물(IMCs, intermetallic compounds)을 형성할 수 있다. 상기 금속간화합물은 예를 들어, CuAl2, CuMgAl, AlCuMgSi 등을 포함할 수 있다. 상기 금속간화합물은 알루미늄 기지의 경도를 증가시킬 수 있고, 공정 Si과 함께 상호 연결성을 향상시켜 고온 강도를 향상시킬 수 있다.
니켈(Ni)은 알루미늄(Al), 구리(Cu) 등과 반응하여 다양한 종류의 금속간화합물을 형성할 수 있다. 상기 금속간화합물은 예를 들어, Al3Ni, AlCuNi 등을 포함할 수 있다. 상기 금속간화합물은 대다수 침상 또는 다각형의 모양을 하고 있으며, 고온에서 안정한 생성상이고, 알루미늄 기지에 비하여 경도가 현저히 높다. 상기 금속간화합물은 공정 Si과 함께 상호 연결성을 향상시켜 고온 강도를 향상시킬 수 있다.
몰리브덴(Mo), 크롬(Cr), 망간(Mn), 코발트(Co), 티타늄(Ti), 지르코늄(Zr), 바나듐(V) 등은 알루미늄(Al), 실리콘(Si) 등과 반응하여 다양한 종류의 금속간화합물을 형성할 수 있다. 상기 금속간화합물은 예를 들어, AlMo, AlCr, AlMn, AlCo, AlZr, AlTi, AlV, AlSiTi, AlSiZr 등을 포함할 수 있다. 상기 금속간화합물은 대다수 침상 또는 다각형의 모양을 하고 있으며, 고온에서 안정한 생성상이고, 알루미늄 기지에 비하여 현저히 경도가 높다. 상기 금속간화합물이 공정 Si과 함께 상호 연결성을 향상시켜 고온 강도를 향상시킬 수 있다.
하지만, 상술한 바와 같이 고온 강도를 향상시키기 위하여 첨가되는 구리(Cu), 니켈(Ni), 몰리브덴(Mo), 크롬(Cr), 망간(Mn), 코발트(Co), 티타늄(Ti), 지르코늄(Zr), 바나듐(V) 등은 알루미늄 합금의 내식성을 저하시키는 문제점이 있다. 이는 이들 원소에 의하여 형성되는 금속간화합물들이 알루미늄 기지에 비하여 부식전위(corrosion potential)가 높아, 결과적으로 알루미늄 합금의 내식성을 저하시키게 된다.
알루미늄의 기지 경도를 증가시키기 위하여, 마그네슘(Mg)을 첨가할 수 있다. 마그네슘(Mg)은 실리콘(Si)과 반응하여 Mg2Si 금속간화합물을 형성한다, 상기 Mg2Si 금속간화합물은 알루미늄 기지에 비하여 부식전위가 낮아 희생양극으로 작용하여 합금의 내식성을 향상시킬 수 있다. 또한, 실리콘(Si)의 경우에는 부식전위는 알루미늄(Al)에 비하여 높지만 전류밀도가 낮아 합금의 내식성을 크게 저하시키지 않는다. 마그네슘(Mg)은, 예를 들어 1 중량% 이하로 첨가할 수 있으나, 본 발명에서는 내식성 증가를 위하여 2.7 중량% 내지 4.1 중량%으로 첨가한다.
본 발명에서는, 내식성의 저하를 최소화하면서 고온 강도를 향상시키기 위하여, 내식성을 상대적으로 저하시키지 않는 실리콘과 내식성을 향상시키는 마그네슘의 함량을 제어하고, 특히 Mg2Si를 미세하고 치밀하게 생성시켜 이에 따라 상호 연결성이 향상된 미세조직을 구현하는 방안을 고안하고자 한다. 또한, 구리(Cu), 니켈(Ni), 몰리브덴(Mo), 크롬(Cr), 망간(Mn), 코발트(Co), 티타늄(Ti), 지르코늄(Zr), 바나듐(V) 등의 원소를 선택적으로 첨가하고 그 함량을 제어하여 내식성 저하를 최소화하면서 고온 강도를 향상시키는 방안을 고안하고자 한다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 알루미늄 합금 주조재의 합금 설계를 위한 열역학 전산 계산을 통해 얻은 알루미늄-실리콘-마그네슘 합금의 상태도이다.
도 2를 참조하면, 알루미늄-실리콘-마그네슘 합금의 삼원계 상태도(ternary phase diagram)가 나타나 있다. Al-Si계 합금에 다량의 마그네슘을 첨가하면, 실리콘과 마그네슘의 첨가 함량에 따라 공정 Si, 초정 Si, 공정 Mg2Si, 초정 Mg2Si이 생성됨을 알 수 있다. 이때, 공정 Si 또는 공정 Mg2Si의 분율을 최대화하기 위하여, 실리콘과 마그네슘의 첨가 함량의 제어가 중요하다.
상기 상태도로부터 Al-Si-Mg2Si의 3원계 공정점은 실리콘 14.0 중량%, 마그네슘 5.1 중량%로 산출된다. 즉, Al-Si 이원계에서는 12.6% 이상 첨가되는 실리콘은 상술한 바와 같이 다각형의 초정 Si으로 존재하지만, 여기에 다량의 마그네슘이 첨가되면, 초과 첨가된 실리콘이 마그네슘과 반응하여 초정 Si이 아닌 공정 Mg2Si을 형성하게 된다. 미세한 공정 Si과 공정 Mg2Si로 이루어진 공정조직을 형성하여 상호 연결성을 향상시킬 수 있다.
Al-Si계 합금에 마그네슘을 첨가하는 경우에, 실리콘의 함량이 17 중량%를 초과하면, 초정 Si의 크기가 증가한다. 원하는 내식성 및 강도 특성을 만족하기 위하여, 공정 Si의 분율은 증가시키며 초정 Si의 생성을 최소화하는 것이 바람직하다. 그러나, 초정 Si은 초정 Mg2Si에 비하여 경도가 높으므로, 고온 특성 향상 및 내마모성에 더 효과적이고, 내식성을 크게 감소시키지는 않으므로, 초정 Si이 일부 잔존하여도 특성이 향상될 수 있다. 따라서, 실리콘 함량이 13.0 중량% 이하이면 공정 Si을 충분하게 확보하지 못하며 치밀한 공정 조직을 얻기 어렵고, 실리콘 함량이 15 중량%를 초과하면, 다량의 초정 Si이 형성될 수 있다. 따라서, 실리콘의 함량은 13.0 중량% 초과 내지 15 중량% 범위일 수 있다.
이하에서, 알루미늄(Al)에 13.0 중량% 초과 내지 15.0 중량%의 실리콘(Si), 2.7 중량% 내지 4.1 중량%의 마그네슘(Mg)이 첨가된 합금을 Al-Si-Mg2Si 근사 3원계 공정 조성(near ternary eutectic Al-Si-Mg2Si)이라고 지칭하기로 한다. 여기에서, 상기 근사 3원계 공정 조성이란 도 2에 도시된 3원계 상태도의 공정점(eutectic point)에 근접한 조성을 갖는 합금을 의미한다.
추가로, Al-Si-Mg2Si의 근사 3원계 공정 조성에 망간(Mn)을 첨가하면, 망간이 알루미늄, 실리콘, 및 불가피한 불순물인 철 등과 반응하여 Al(Fe, Mn)Si 등의 생성상을 형성할 수 있다. 망간의 함량이 증가함에 따라 상기 생성상의 분율이 증가하며 크기도 조대하게 된다. 망간의 첨가는 내식성을 크게 저해하지 않으며, 생성되는 Al(Fe, Mn)Si 상은 고온 인장강도를 향상시키는 장점을 제공할 수 있다. 하지만 Mn의 함량이 너무 과도하면, Al(Fe, Mn)Si이 조대하게 되어, 용탕에서 슬러지(sludge)로 작용할 수 있다. 따라서, 망간의 함량은 1 중량% 이하일 수 있다. 또한, 망간의 함량은 0.8 중량% 이하일 수 있고, 0.3 중량% 내지 0.7 중량% 범위일 수 있다.
이하에서, 본 발명의 실험예를 통해서 알루미늄 합금 주조재의 조성 범위와 기계적 물성 등에 대해 구체적으로 후술한다.
실험예
이하, 본 발명의 이해를 돕기 위해 바람직한 실험예를 제시한다. 다만, 하기의 실험예는 본 발명의 이해를 돕기 위한 것일 뿐, 본 발명이 하기의 실험예에 의해 한정되는 것은 아니다. 여기에 기재되지 않은 내용은 이 기술 분야에서 숙련된 자이면 충분히 기술적으로 유추할 수 있는 것이므로 그 설명을 생략하기로 한다.
실험 방법
하기의 표 1과 같이 조성에 맞추어, 순알루미늄, 금속 실리콘, 순 마그네슘, 순동, 순 니켈 및 Al-10 중량% Mn 모합금, Al-10 중량% Zr 모합금, Al-10 중량% Sr 모합금, Al-5 중량% TiB2 모합금, Al-P 모합금 등을 사용하여 대기중에서 전기저항식 용해로를 이용하여 용해하여 알루미늄 용탕을 형성하였다. 용해시 상기 알루미늄 용탕의 용해 온도는 750℃이었다. 용해 후 탈가스처리를 실시한 후, 200℃로 예열된 금형에 알루미늄 용탕을 주입하여 주조함으로써, 알루미늄 합금 주조재를 형성하였다.
상기 알루미늄 합금 주조재에 대하여 하기와 같이 열처리(T6)를 실시하였다. 용체화 처리는 490℃ 내지 540℃의 온도 범위에서 수행하였다. 용체화 처리 이후에 물에 급랭하였다. 이어서, 160℃ 내지 200℃의 온도 범위에서 시효처리를 실시하였다. 상기 열처리의 상세한 사항은 통상적인 방법으로 실시하였다. 용체화 처리 온도 및 시효처리 온도는 구리(Cu)의 함량에 따라 변화시켰다.
상기 알루미늄 합금 주조재 중에 일부는 용체화 처리를 수행하지 않고, 180℃ 내지 240℃의 온도 범위에서 시효처리만을 수행한 열처리(T5)를 수행하였다. 시효처리 온도는 구리(Cu)의 함량에 따라 변화시켰다.
상술한 열처리를 수행한 후, 상기 알루미늄 합금 주조재에 대하여 ASTM E8 및 ASTM E21 규정에 따라 상온 및 고온(200℃ 내지 350℃)에서 인장시험을 실시하였다. 또한, 상기 알루미늄 합금 주조재에 대하여 ISO 9227 규정에 따라 염수분무시험(salt spray)을 실시하였다. 상기 염수분무시험은 5.0% NaCl 수용액을 사용하여 480시간 진행하였고, 시험 후 ASTM G1 규정에 따라 부식생성물을 제거한 후 무게 감량을 측정하고, 이를 이용하여 부식 속도(corrosion rate)를 계산하였다. 알루미늄 합금 주조재의 인장 강도 및 부식 속도는 하기의 표 2에 나타나 있다.
상기 알루미늄 합금 주조재의 미세조직을 광학현미경을 이용하여 관찰하였다.
실험 결과 및 논의
표 1은 본 발명의 일실시예에 따른 알루미늄 합금 주조재의 조성 및 함량을 나타내는 표이다. 표 1의 합금 조성은 중량%를 의미한다. 모든 실험예에서 잔부는 알루미늄 및 기타 불가피한 불순물을 포함한다.
| 분류 | Si | Mg | Cu | Mn | Ni | Zr | Fe | Ti | B |
| 실험예1 | 14.0 | 2.93 | 0.013 | 0.005 | 0.014 | 0.002 | 0.162 | 0.042 | 0.002 |
| 실험예2 | 13.9 | 3.32 | 0.014 | 0.001 | 0.011 | 0.003 | 0.120 | 0.048 | 0.001 |
| 실험예3 | 14.1 | 4.02 | 0.020 | 0.002 | 0.013 | 0.002 | 0.138 | 0.045 | 0.002 |
| 실험예4 | 13.8 | 4.50 | 0.020 | 0.001 | 0.012 | 0.002 | 0.122 | 0.046 | 0.002 |
| 실험예5 | 14.3 | 3.31 | 0.031 | 0.003 | 0.013 | 0.004 | 0.147 | 0.043 | 0.002 |
| 실험예6 | 14.0 | 5.33 | 0.020 | 0.001 | 0.011 | 0.001 | 0.107 | 0.046 | 0.001 |
| 실험예7 | 18.5 | 0.46 | 0.034 | 0.013 | 0.017 | 0.011 | 0.188 | 0.048 | 0.006 |
| 실험예8 | 17.5 | 0.47 | 4.862 | 0.005 | 0.007 | 0.003 | 0.212 | 0.015 | 0.003 |
| 실험예9 | 19.1 | 0.48 | 1.246 | 0.010 | 0.012 | 0.008 | 0.158 | 0.047 | 0.004 |
| 실험예10 | 17.7 | 1.88 | 0.028 | 0.013 | 0.016 | 0.009 | 0.202 | 0.053 | 0.005 |
| 실험예11 | 13.9 | 2.92 | 0.009 | 0.004 | 0.031 | 0.003 | 0.168 | 0.034 | 0.002 |
| 실험예12 | 12.6 | 2.80 | 0.981 | 1.340 | 0.014 | 0.005 | 0.130 | 0.038 | 0.003 |
| 실험예13 | 18.5 | 0.46 | 0.034 | 0.013 | 0.017 | 0.011 | 0.188 | 0.048 | 0.006 |
| 실험예14 | 17.5 | 0.47 | 4.862 | 0.005 | 0.007 | 0.003 | 0.212 | 0.015 | 0.003 |
| 실험예15 | 14.3 | 2.89 | 0.021 | 0.506 | 0.033 | 0.006 | 0.146 | 0.038 | 0.004 |
| 실험예16 | 14.6 | 3.26 | 1.043 | 0.002 | 0.029 | 0.004 | 0.132 | 0.038 | 0.003 |
| 실험예17 | 14.0 | 3.18 | 1.018 | 0.497 | 0.028 | 0.006 | 0.140 | 0.039 | 0.003 |
| 실험예18 | 14.4 | 3.24 | 1.222 | 0.514 | 0.037 | 0.176 | 0.158 | 0.034 | 0.003 |
| 실험예19 | 14.1 | 3.18 | 1.027 | 0.004 | 0.503 | 0.005 | 0.144 | 0.037 | 0.003 |
| 실험예20 | 13.8 | 3.42 | 1.206 | 0.502 | 0.594 | 0.006 | 0.141 | 0.040 | 0.002 |
| 실험예21 | 13.8 | 3.50 | 1.098 | 0.537 | 0.641 | 0.185 | 0.149 | 0.038 | 0.001 |
| 실험예22 | 13.4 | 3.06 | 1.061 | 0.344 | 0.029 | 0.006 | 0.124 | 0.037 | 0.004 |
| 실험예23 | 13.6 | 2.81 | 1.002 | 0.341 | 0.021 | 0.006 | 0.120 | 0.038 | 0.003 |
| 실험예24 | 13.3 | 3.10 | 1.007 | 0.342 | 0.562 | 0.004 | 0.130 | 0.038 | 0.003 |
| 실험예25 | 13.3 | 3.31 | 1.603 | 0.381 | 0.034 | 0.006 | 0.120 | 0.039 | 0.002 |
표 1을 참조하면, 알루미늄 합금 주조재에 의도적으로 첨가하지 않고 불가피한 불순물로서 포함된 원소의 함량은 밑줄로 구분되어 있다.
실험예들 모두는 철(Fe)를 의도적으로 첨가하지 않고 불가피한 불순물로서 포함하고, 티타늄(Ti)과 보론(B)을 입자 미세화제인 AlTiBor의 첨가에 의하여 포함한다.
또한, 하기의 실험예1 내지 실험예14는 니켈(Ni) 및 지르코늄(Zr)을 의도적으로 첨가하지 않고 불가피한 불순물로서 포함한다.
실험예1 내지 실험예3은 실리콘(Si)과 마그네슘(Mg)을 본 발명의 범위로 포함하고, 구리(Cu) 및 망간(Mn)이 의도적으로 첨가하지 않고 불가피한 불순물로서 포함하는 상이점이 있다.
실험예4는 실리콘(Si)을 본 발명의 범위로 포함하지만, 마그네슘(Mg)을 본 발명의 범위의 상한을 초과하여 포함하고, 구리(Cu) 및 망간(Mn)을 의도적으로 첨가하지 않고 불가피한 불순물로서 포함하는 상이점이 있다.
실험예5는 실리콘(Si)과 마그네슘(Mg)을 본 발명의 범위로 포함하지만, 구리(Cu) 및 망간(Mn)을 의도적으로 첨가하지 않고 불가피한 불순물로서 포함하는 상이점이 있다.
실험예6은 실리콘(Si)을 본 발명의 범위로 포함하지만, 마그네슘(Mg)을 본 발명의 범위의 상한을 초과하여 포함하고, 구리(Cu) 및 망간(Mn)을 의도적으로 첨가하지 않고 불가피한 불순물로서 포함하는 상이점이 있다.
실험예7은 실리콘(Si)을 본 발명의 범위의 상한을 초과하여 포함하고, 마그네슘(Mg)을 본 발명의 범위의 하한 미만으로 포함하고, 구리(Cu) 및 망간(Mn)을 의도적으로 첨가하지 않고 불가피한 불순물로서 포함하는 상이점이 있다.
실험예8은 실리콘(Si)을 본 발명의 범위의 상한을 초과하여 포함하고, 마그네슘(Mg)을 본 발명의 범위의 하한 미만으로 포함하고, 구리(Cu)를 본 발명의 범위의 상한을 초과하여 포함하고, 망간(Mn)을 의도적으로 첨가하지 않고 불가피한 불순물로서 포함하는 상이점이 있다.
실험예9는 실리콘(Si)을 본 발명의 범위의 상한을 초과하여 포함하고, 마그네슘(Mg)을 본 발명의 범위의 하한 미만으로 포함하고, 구리(Cu)를 본 발명의 범위로 포함하고, 망간(Mn)을 의도적으로 첨가하지 않고 불가피한 불순물로서 포함하는 상이점이 있다.
실험예10은 실리콘(Si)을 본 발명의 범위의 상한을 초과하여 포함하고, 마그네슘(Mg)을 본 발명의 범위의 하한 미만으로 포함하고, 구리(Cu) 및 망간(Mn)을 의도적으로 첨가하지 않고 불가피한 불순물로서 포함하는 상이점이 있다.
실험예11은 실리콘(Si)과 마그네슘(Mg)을 본 발명의 범위로 포함하지만, 구리(Cu) 및 망간(Mn)을 의도적으로 첨가하지 않고 불가피한 불순물로서 포함하는 상이점이 있다.
실험예12는 실리콘(Si)을 범위의 하한 미만으로 포함하고, 마그네슘(Mg)을 본 발명의 범위로 포함하고, 구리(Cu)를 본 발명의 범위로 포함하고, 망간(Mn)을 본 발명의 범위의 상한을 초과하여 포함하는 상이점이 있다.
실험예13은 실리콘(Si)을 본 발명의 범위의 상한을 초과하여 포함하고, 마그네슘(Mg)을 본 발명의 범위의 하한 미만으로 포함하고, 구리(Cu) 및 망간(Mn)을 의도적으로 첨가하지 않고 불가피한 불순물로서 포함하는 상이점이 있다.
실험예14는 실리콘(Si)을 본 발명의 범위의 상한을 초과하여 포함하고, 마그네슘(Mg)을 본 발명의 범위의 하한 미만으로 포함하고, 구리(Cu)를 본 발명의 범위의 상한을 초과하여 포함하고, 망간(Mn)을 의도적으로 첨가하지 않고 불가피한 불순물로서 포함하는 상이점이 있다.
하기의 실험예15 내지 실험예25 모두는 실리콘(Si)과 마그네슘(Mg)을 본 발명의 범위로 포함한다.
실험예15는 망간(Mn)을 본 발명의 범위로 더 포함하고, 구리(Cu), 니켈(Ni), 및 지르코늄(Zr)을 의도적으로 첨가하지 않고 불가피한 불순물로서 포함한다.
실험예16은 구리(Cu)를 본 발명의 범위로 더 포함하고, 망간(Mn), 니켈(Ni), 및 지르코늄(Zr)을 의도적으로 첨가하지 않고 불가피한 불순물로서 포함한다.
실험예17은 구리(Cu) 및 망간(Mn)을 본 발명의 범위로 더 포함하고, 니켈(Ni), 및 지르코늄(Zr)을 의도적으로 첨가하지 않고 불가피한 불순물로서 포함한다.
실험예18은 구리(Cu), 망간(Mn), 및 지르코늄(Zr)을 본 발명의 범위로 더 포함하고, 니켈(Ni)을 의도적으로 첨가하지 않고 불가피한 불순물로서 포함한다.
실험예19는 구리(Cu), 및 니켈(Ni)을 본 발명의 범위로 더 포함하고, 망간(Mn) 및 지르코늄(Zr)을 의도적으로 첨가하지 않고 불가피한 불순물로서 포함한다.
실험예20은 구리(Cu), 망간(Mn), 및 니켈(Ni)을 본 발명의 범위로 더 포함하고, 지르코늄(Zr)을 의도적으로 첨가하지 않고 불가피한 불순물로서 포함한다.
실험예21은 구리(Cu), 망간(Mn), 니켈(Ni), 및 지르코늄(Zr)을 본 발명의 범위로 더 포함한다.
실험예22 및 실험예23은 구리(Cu) 및 망간(Mn)을 본 발명의 범위로 더 포함하고, 니켈(Ni), 및 지르코늄(Zr)을 의도적으로 첨가하지 않고 불가피한 불순물로서 포함한다.
실험예24는 구리(Cu), 망간(Mn), 및 니켈(Ni)을 본 발명의 범위로 더 포함하고, 지르코늄(Zr)을 의도적으로 첨가하지 않고 불가피한 불순물로서 포함한다.
실험예25는 구리(Cu) 및 망간(Mn)을 본 발명의 범위로 더 포함하고, 니켈(Ni), 및 지르코늄(Zr)을 의도적으로 첨가하지 않고 불가피한 불순물로서 포함한다.
실험예7 내지 실험예12 및 실험예15 내지 실험예22는 T6 열처리를 수행한 경우이고, 실험예13, 실험예14 및 실험예23 내지 실험예25는 T5 열처리를 수행한 경우이다. 구체적으로 실험예7과 실험예13은 동일한 합금 조성을 가지지만, 실험예7은 T6 열처리, 실험예13은 T5 열처리를 수행한 경우이다. 이와 유사하게, 실험예8과 실험예14가 대응된다.
도 3 및 도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 알루미늄 합금 주조재의 합금 설계를 위한 알루미늄 합금 주조재의 미세조직을 나타내는 광학현미경 사진이다.
도 3을 참조하면, Al-18Si계 합금으로서 실험예7 내지 실험예10의 미세조직이 나타나 있다. 상기 미세조직은 α-Al, 공정 Si(Eutectic Si) 및 초정 Si(Primary Si)으로 구성되어 있다. 실리콘을 18 중량%까지 다량으로 첨가하여도 일정량의 α-Al은 존재하는 것을 확인할 수 있다. 이는 응고시 초정 Si이 먼저 정출되고, 정출된 초정 Si의 부근에 국부적으로 실리콘이 부족하게 되어 이에 따라 α-Al이 생성된다. 즉, Al-Si계 합금에서 12.6 중량% 실리콘의 공정점 이상에서 실리콘을 더 첨가하여도 공정 조직이 증가하기보다는 조대한 초정 Si의 증가로 이어지게 됨을 알 수 있다. 또한, Al-18Si 합금에 마그네슘(Mg)를 다량 첨가하는 경우에는, 실험예 10과 같이, 공정 Mg2Si이 생성되지만, 초정 Si이 조대하게 되는 문제점이 확인된다.
따라서, Al-Si-Mg2Si의 3원계 공정점(Si 14.0 중량%, Mg 5.1 중량%)은 이상적인 경우이므로, 실리콘과 마그네슘의 함량을 결정하기 위하여 실리콘 14.0 중량% Si에서 마그네슘 함량을 변화시켰다.
도 4를 참조하면, Al-14Si-Mg 계 합금인 실험예1 내지 실험예6의 알루미늄 합금 주조재의 미세조직이 나타나 있다. 상기 미세조직은 α-Al, 공정 Si 및 공정 Mg2Si로 치밀하게 구성됨을 알 수 있다. 마그네슘 함량이 증가될수록 공정 조직이 더 치밀해짐을 알 수 있다. 예를 들어, 마그네슘 함량이 4.02 중량% 이상이 되면, 초정 Mg2Si가 생성된다. 반면, 용해 및 주조 중에 마그네슘은 산화되어 MgO 또는 MgAl2O4 등과 같은 산화피막을 형성하여 주조 결함을 발생시킬 수 있다. 마그네슘 함량이 4.02 중량%인 실험예3에서는 상기 주조 결함이 발생하지 않았지만, 4.50 중량%인 실험예4 및 5.33 중량%인 실험예6에서는 주조 결함이 발생함을 확인하였다.
따라서, 마그네슘 함량이 2.7 중량% 이하이면 치밀한 공정 조직이 형성되기 어렵고, 마그네슘 함량이 4.1 중량%를 초과하면, 주조 결함이 발생할 수 있다. 따라서, 마그네슘의 함량은 2.7 중량% 내지 4.1 중량% 범위일 수 있다.
이하에서는, T6 열처리를 수행한 알루미늄 합금 주조재의 물성에 대하여 설명하기로 한다.
표 2는 본 발명의 일실시예에 따른 T6 열처리를 수행한 알루미늄 합금 주조재의 내식성, 상온 인장강도, 및 고온 인장강도를 나타내는 표이다.
| 분류 | 내식성 | 인장강도 (MPa) | ||||
| 부식속도 (mm/year) |
상온 | 200℃ | 250℃ | 300℃ | 350℃ | |
| 실험예7 | 0.0299 | 299.3 | 227.0 | 145.0 | 72.4 | 49.2 |
| 실험예8 | 0.9543 | 360.3 | 284.0 | 215.5 | 126.5 | 66.0 |
| 실험예9 | 0.2505 | 331.7 | 278.0 | 181.0 | 83.9 | 54.0 |
| 실험예10 | 0.0231 | 265.7 | 202.0 | 146.0 | 69.4 | 52.6 |
| 실험예11 | 0.0157 | 359.5 | 234.5 | 178.0 | 92.5 | 46.5 |
| 실험예12 | 0.1260 | 358.0 | 290.0 | 208.0 | 105.0 | 62.5 |
| 실험예15 | 0.0219 | 352.7 | 271.0 | 192.0 | 92.5 | 46.0 |
| 실험예16 | 0.0921 | 350.3 | 269.0 | 221.5 | 129.0 | 71.0 |
| 실험예17 | 0.0866 | 333.0 | 267.0 | 223.5 | 128.0 | 74.5 |
| 실험예18 | 0.1033 | 353.5 | 267.5 | 219.0 | 134.5 | 75.5 |
| 실험예19 | 0.1527 | 308.5 | 243.0 | 214.5 | 130.5 | 72.5 |
| 실험예20 | 0.1751 | 319.3 | 256.5 | 224.0 | 136.0 | 73.5 |
| 실험예21 | 0.1697 | 312.7 | 248.5 | 223.5 | 135.0 | 75.0 |
| 실험예22 | 0.0974 | 355.5 | 276.5 | 211.5 | 131.0 | 75.5 |
표 2에서, 상기 T6 열처리를 수행한 알루미늄 합금 주조재의 내식성, 상온 인장강도, 및 고온 인장강도를 나타나 있다. 상기 내식성은 부식속도로 표시되어 있고, 상기 부식속도가 작을수록 내식성이 우수함을 의미한다. 상온 인장강도는 20℃에서 수행되었고, 고온 인장강도는 200℃, 250℃, 300℃, 및 350℃에서 수행되었다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 T6 열처리를 수행한 알루미늄 합금 주조재의 상온 인장강도와 연신율을 나타내는 그래프이다.
실험예7, 실험예8, 실험예9, 및 실험예10은 Al-18Si 기반인 합금으로서, 고온 인장강도와 연신율이 낮게 나타났고, 이는 높은 실리콘의 함량에 의한 초정 Si의 존재에 기인한 것으로 분석된다. 구리를 포함하는 실험예8 및 실험예9는, 구리를 포함하지 않는 실험예7 및 실험예10에 비하여, 상온 인장강도가 증가되었고, 고온 인장강도는 약간 증가되었으나, 내식성이 상당히 감소되었고, 이는 구리의 함유에 따른 결과로 분석된다. 특히, 높은 함량의 실리콘과 더불어 마그네슘이 1.88 중량% 첨가된 실험예10은 연신율 및 상온 인장강도가 현저히 낮게 나타났고, 이는 초정 Si의 조대화에 기인한 것으로 분석된다.
결론적으로, Al-18Si 기반의 알루미늄 합금 주조재는 연신율 및 고온 인장강도가 낮으며, 구리를 포함하는 경우에는 내식성을 만족하지 못함을 알 수 있다. 따라서, 실리콘의 함량을 감소시키는 방안을 고려할 수 있다.
실험예11은 Al-14Si 기반인 합금으로서, 내식성, 상온 인장강도, 및 연신율은 우수하지만 구리와 망간을 포함하지 않음에 따라 고온 인장강도가 낮아 본 발명의 범위를 만족하지 못한다.
상기 알루미늄 합금 주조재의 물성에 대한 구리의 영향을 설명하기로 한다. 구리를 포함하지 않은 실험예들(실험예7, 실험예10, 실험예11, 및 실험예15)이 구리를 포함한 다른 실험예들에 비하여 내식성은 우수하지만 250℃ 이상에서의 고온 인장강도가 낮음을 알 수 있다. 따라서, 상기 알루미늄 합금 주조재의 고온 인장강도를 증가시키기 위하여 구리를 함유할 필요가 있다.
구리 함량을 1 중량% 수준으로 포함하는 경우로 비교하면, Al-18Si 기반인 실험예9에 비하여 Al-14Si 기반인 실험예16 내지 실험예22가 더 우수한 내식성을 가지며, 이와 함께 250℃ 이상에서 고온 인장강도가 증가되었다. 실험예12는 실리콘의 함량이 13 중량% 미만으로서 내식성이 저하되었고, 250℃ 이상의 고온 인장강도가 감소되었다.
이러한 결과로부터, 본 발명의 13.0 중량% 초과 내지 15 중량% 실리콘의 함량 범위는 우수한 내식성 및 높은 고온 인장강도를 제공할 수 있음이 확인되었다.
구리를 포함하는 경우에는, 내식성 저하와 함께 연신율의 저하가 발생할 수 있다. 예를 들어, 유사한 실리콘 및 마그네슘 함량을 가지는 경우로서, 구리를 포함하지 않는 실험예11과 비교하면, 실험예16 내지 실험예21은 연신율이 감소되었다.
실험예12는 Al-14Si 기반이고, 구리를 포함하면서 망간을 1 중량%를 초과하여 포함하는 경우로서, 우수한 내식성을 가지지만 연신율이 감소되고, 특히 고온 인장강도가 낮게 나타났다. 망간이 1 중량%를 초과하면, Al(Fe, Mn)Si 상이 다각형 형태로 조대하게 되어 상호 연결성을 향상시키지 못하여 고온 인장강도를 감소시키는 것으로 분석된다. 또한, 망간을 포함하면 구리 함유에 따른 내식성 저하를 더 효과적으로 억제할 수 있다. 따라서, 망간의 함량은 1 중량% 이하일 수 있다. 또한, 망간의 함량은 0.8 중량% 이하일 수 있고, 0.3 중량% 내지 0.7 중량% 범위일 수 있다.
실험예15는 구리를 포함하지 않고 망간을 포함하는 경우로서, 내식성 및 상온 인장강도는 우수하고, 고온 인장강도는 다소 저하되는 경향을 나타내지만, 망간을 포함하지 않는 실험예 11에 비하여 250℃ 까지의 고온 인장 강도를 향상시키는 것으로 분석된다. 아울러, 실험예 5 또는 실험예8과 비교하면, 내식성 및 상온 인장강도, 고온 인장강도 모두 우수해지는 것으로 분석된다.
실험예16 내지 실험예 22는 본 발명의 함량 범위에 따른 합금들이며, 구리를 포함하지 않는 경우에 비하여 내식성이 다소 감소하지만 본 발명의 범위에 포함되고, 높은 상온 인장강도와 특히 고온 인장강도가 두드러지게 증가되었다. 특히 망간을 포함하지 않고 구리만을 포함하는 실험예8 및 실험예9와 비교하면, 구리와 망간을 함께 포함함에 따라 고온 인장강도가 증가되었고, 또한 구리 첨가에 의한 내식성 감소를 방지할 수 있음을 알 수 있다.
따라서, 상기 알루미늄 합금 주조재의 고온 인장강도 향상을 위하여 구리를 포함할 필요가 있다. 내식성 저하를 최소화하는 구리의 함량은 2 중량% 일 수 있다.
실험예18의 결과로부터, 지르코늄은 내식성, 연신율, 및 상온 인장강도에 거의 영향을 끼치지 않으며, 300℃ 이상에서 고온 인장강도를 향상시키는 것으로 분석된다.
실험예19, 실험예20, 및 실험예21의 결과로부터, 니켈은 상온 인장강도에 거의 영향을 끼치지 않으며, 250℃ 이상에서 고온 인장강도를 향상시키는 것으로 분석된다. 다만, 연신율과 내식성이 다소 저하되는 경향을 나타내지만 본 발명의 범위를 만족한다.
실험예22는 내식성, 연신율, 상온 인장강도 및 고온 인장강도에서 가장 우수한 특성을 나타내는 합금 조성으로 분석된다.
이하에서는, T5 열처리를 수행한 알루미늄 합금 주조재의 물성에 대하여 설명하기로 한다.
이하에서는, 상기 T5 열처리에 대하여 설명하기로 한다. 일반적으로, 알루미늄 합금에서 T5 열처리한 시편의 기계적 특성은 T6 열처리한 시편에 비하여 상당히 낮게 나타난다. 이는 주조시 다양한 정출상들이 생성된다. T6 열처리와 같이 용체화 처리를 실시하면 정출상의 일부가 분해되어 알루미늄 기지에 고용이 되며 기지 조성도 균일하게 된다. 또한, 이어서, 기지에 과포화 고용된 원소들은 시효처리시 석출되어 나오며 강도 향상에 기여하고, 생성상 분해와 기지 조성 균일도가 높아지면 내식성이 향상된다. 반면, T5 열처리와 같이 용체화 처리를 하지 않는 경우에는, 생성상 분해와 기지 조성 균일도 향상 과정이 없어지므로, 시효처리후의 특성 향상이 제한적이게 되어, 강도가 저하되며 내식성도 저하된다. 그러나, 용체화 처리를 생략하므로 제조원가를 절감할 수 있다는 장점이 있으며, 더 나아가 용체화 처리후 물에 급랭시에 발생할 수 있는 부품의 뒤틀림 발생을 방지할 수 있다. 따라서, 최근, 알루미늄 주조 부품이 대형화, 박육화함에 따라 부품의 뒤틀림 발생은 큰 이슈가 되고 있으며, 이를 보완하기 위하여 T5 열처리에 대한 적용이 증가되고 있다.
표 3은 본 발명의 일실시예에 따른 T5 열처리를 수행한 알루미늄 합금 주조재의 내식성, 상온 인장강도, 및 고온 인장강도를 나타내는 표이다.
| 분류 | 내식성 | 인장강도 (MPa) | ||||
| 부식속도 (mm/year) |
상온 | 200℃ | 250℃ | 300℃ | 350℃ | |
| 실험예13 | 0.0344 | 177.7 | 150.0 | 118.0 | 80.2 | 49.6 |
| 실험예14 | 1.1669 | 215.0 | 200.0 | 169.0 | 106.0 | 68.5 |
| 실험예23 | 0.1833 | 213.0 | 187.0 | 138.5 | 97.5 | 65.5 |
| 실험예24 | 0.3826 | 216.7 | 184.5 | 146.5 | 104.0 | 71.5 |
| 실험예25 | 0.2524 | 210.0 | 199.0 | 143.0 | 104.5 | 64.0 |
표 3에서, 상기 T5 열처리를 수행한 알루미늄 합금 주조재의 내식성, 상온 인장강도, 및 고온 인장강도를 나타나 있다. 상기 내식성은 부식속도로 표시되어 있고, 상기 부식속도가 작을수록 내식성이 우수함을 의미한다. 상온 인장강도는 20℃에서 수행되었고, 고온 인장강도는 200℃, 250℃, 300℃, 및 350℃에서 수행되었다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 T5 열처리를 수행한 알루미늄 합금 주조재의 상온 인장강도와 연신율을 나타내는 그래프이다.
상기 T5 열처리를 수행한 경우에는, 상기 T6 열처리를 수행한 알루미늄 합금 주조재와 비교하면, 전반적으로 내식성, 상온 인장강도, 및 고온 인장강도가 저하됨을 알 수 있다.
실험예13은 내식성이 우수하지만, 상온 인장강도와 고온 인장강도가 상당히 낮게 나타났다.
실험예14는 구리만을 포함하는 경우로서, 구리 및 망간을 포함하지 않는 실험예13을 기준으로 비교하면, 상온 인장강도 및 고온 인장강도가 증가되었으나, 내식성이 상당히 감소되었다.
실험예23과 실험예25는 구리 및 망간을 포함하는 경우로서, 상온 인장강도 및 고온 인장강도가 실험예13에 비하여 상당히 증가되었고, 실험예14에 비하여는 약간 낮았다. 내식성은 실험예13에 비하여는 낮으나 실험예14에 비하여는 상당히 향상되었다. 또한, 연신율은 실험예13 및 실험예14에 비하여 상당히 증가되었다.
실험예24는 구리 및 망간을 포함하고 더 나아가 니켈을 포함하는 경우로서, 상온 인장강도 및 고온 인장강도가 증가되어, 실험예14 수준의 값을 나타내었다. 내식성은 실험예13에 비하여는 낮으나 실험예14에 비하여는 상당히 향상되었다. 또한, 연신율은 실험예13 및 실험예14에 비하여 상당히 증가되었다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 알루미늄 합금 주조재에서 구리 첨가시 생성상 분율을 열역학적 계산으로 산출한 그래프이다.
도 7을 참조하면, Al-Si-Mg 3원계 합금에 구리 첨가시 생성상 분율을 열역학적 계산한 결과가 나타나있다. 실험예7과 실험예10은 구리를 포함하지 않으므로, Cu 함유상은 나타나지 않고 Mg 함유상이 나타난다. 실험예8과 실험예9는 구리를 포함하므로, Cu 함유상과 Mg 함유상이 나타나며, 구리를 더 많이 포함하는 실험예8에서 더 많은 Cu 함유상이 나타난다.
실험예15는 구리를 포함하지 않으므로, Cu 함유상은 나타나지 않고 Mg 함유상이 나타난다. 실험예15에 구리 함유 함량을 증가시키면서 생성상 분율을 계산하면, Cu 함유상의 분율이 증가함과 동시에 Mg 함유상의 분율이 감소됨을 알 수 있다. 즉, 구리를 첨가하면, 구리가 알루미늄, 실리콘, 및 마그네슘 등과 반응하여 CuAl2, AlCuMgSi 등의 Cu 함유상(Cu-rich phase)을 형성한다. 구리의 함량이 증가함에 따라 상기 Cu 함유상의 분율은 증가한다. 반면, 내식성에 효과적인 Mg2Si, AlFeMgSi 등의 Mg 함유상(Mg-rich phase)의 분율은 감소한다. 즉, 구리의 함량이 증가됨에 따라 고온 인장강도는 증가하지만 내식성은 감소하게 된다.
구리의 함량이 2.5 중량%에서는 고온 인장강도에서는 유리하지만 내식성은 저하될 것으로 분석된다. 따라서, 본 발명에서는 고온 인장강도와 내식성의 조합을 고려하여, 구리의 함량을 2.0 중량% 이하일 수 있다. 또한, 구리의 함량은 1.61 중량% 이하 일 수 있다.
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 알루미늄 합금 주조재에서 니켈 첨가시 생성상 분율을 열역학적 계산으로 산출한 그래프이다.
도 8을 참조하면, Al-Si-Mg 3원계 합금 중 실험예15의 조성을 기준으로 구리를 1 중량% 또는 2 중량%로 첨가하고, 니켈을 0 중량% 내지 2.0 중량% 범위로 증가시키면서 첨가함에 따른 Mg 함유상과 Ni 함유상의 변화를 열역학적 계산한 결과이다. 니켈이 첨가된 경우에, 상기 Mg 함유상의 분율은 모든 구리 조성에서 변화하지 않았다. 상기 Ni 함유상의 분율은 선형적으로 증가하였으며, 이는 구리 조성에서 동일하게 나타났다. Ni 함유상의 분율은 Mg 함유상의 분율에 영향을 끼치지 않는 것으로 분석된다.
Al-Si-Mg2Si의 근사 3원계 조성에 니켈(Ni)을 첨가하면, 니켈이 알루미늄, 구리, 철 등과 반응하여 Al3Ni, AlCuNi, AlFeNi 등의 Ni 함유상(Ni-rich phase)을 형성한다. 니켈의 함량이 증가함에 따라 상기 Ni 함유상의 분율이 증가하며, 고온 인장강도는 증가하지만 내식성은 감소된다. 니켈 함량이 2.0 중량%에서는 고온 인장강도에서는 유리하지만 내식성이 저하될 것으로 분석된다. 따라서, 본 발명에서는 고온 인장강도와 내식성의 조합을 고려하여, 니켈의 함량을 1.5 중량% 이하일 수 있다. 또한, 니켈의 함량은 1.0 중량% 이하일 수 있다.
Al-Si-Mg2Si의 근사 3원계 공정 조성에 지르코늄(Zr)을 첨가하면, 지르코늄이 알루미늄, 실리콘 등과 반응하여 AlSiZr 등의 생성상을 형성한다. 지르코늄의 함량이 증가함에 따라 생성상의 분율이 증가하며 크기도 조대하게 된다. 지르코늄의 첨가는 내식성을 거의 저하시키지 않고 고온 인장강도를 향상시킨다, 다만, 지르코늄은 고융점 원소로 함량이 증가하면 용해시 용해온도를 증가시켜야 한다. Al-Si-Mg2Si의 근사 3원계 공정 조성에는 다량의 마그네슘이 첨가되기 때문에 용해 온도가 증가할수록 마그네슘 산화물의 생성이 증가하여 결함의 생성량이 증가될 수 있다. Al-Zr 이원계 상태도에 의하면, 0.25 중량% 지르코늄의 액상선은 740℃이며, 0.3 중량% 지르코늄의 액상선은 760℃이다. 따라서, 본 발명에서는 용해 온도를 고려하여 지르코늄의 함량을 0.25 중량% 이하일 수 있다.
상기 첨가원소 이외에, 크롬(Cr), 몰리브덴(Mo) 등은 망간(Mn)과 유사한 효과를 보일 것으로 분석되며, 티타늄(Ti), 바나듐(V) 등은 지르코늄(Zr)과 유사한 효과를 보일 것으로 분석된다. 따라서, 본 발명의 기술적 사상에 따른 알루미늄 합금 주조재는 크롬(Cr), 몰리브덴(Mo), 티타늄(Ti), 및 바나듐(V) 중 적어도 어느 하나를 더 포함할 수 있다.
또한, 알루미늄 합금 주조재에서 결정립 미세화제로 TiB2, TiC, AlB2 등이 0.2% 이하 첨가되는데, Al-Si-Mg2Si의 근사 3원계 공정 조성 합금의 결정립 미세화를 위하여 상기 미세화제를 0.2% 이하로 첨가할 수 있다. 일반적으로 아공정 및 공정 Al-Si계 합금에서 공정 Si의 미세화를 위하여 Sr을 50 ppm 내지 200 ppm 첨가하며, 초정 Si이 생성되는 공정 및 과공정계 Al-Si 합금에는 초정 Si의 미세화를 위하여 P(AlP 형태)를 30 ppm 내지 200ppm 첨가한다. Al-Si-Mg2Si의 근사 3원계 공정 조성에도 필요에 따라 초정 Si 생성량이 많은 조성에서는 P(AlP 형태)를 30 ppm 내지 200 ppm 첨가할 수 있으며, 초정 Si 생성량이 적은 조성에서는 Sr을 50 ppm 내지 200 ppm 첨가할 수 있다. 따라서, 본 발명의 기술적 사상에 따른 알루미늄 합금 주조재는 티타늄(Ti), 보론(B), 및 스트론튬(Sr) 중 적어도 어느 하나를 더 포함할 수 있다.
도 9 및 도 10은 본 발명의 일실시예에 따른 알루미늄 합금 주조재의 미세조직을 나타내는 광학현미경 사진이다.
도 9를 참조하면, 실험예21의 미세조직이 저배율과 고배율로 나타나있다. 실험예21은 실리콘(Si)과 마그네슘(Mg)과 함께 구리(Cu), 망간(Mn), 니켈(Ni), 및 지르코늄(Zr)을 본 발명의 범위로 포함하는 경우로서, 공정 Si(eutectic Si)과 공정 Mg2Si으로 이루어진 치밀한 미세조직을 가지며, 이와 함께 초정 Si(primary Si), 초정 Mg2Si도 미량으로 형성됨을 확인할 수 있다. 고배율에서는 마그네슘(Mg), 구리(Cu), 망간(Mn), 니켈(Ni), 및 지르코늄(Zr) 등의 첨가에 의해 다양한 정출상으로 금속간화합물이 형성되어 있음을 확인할 수 있다.
도 10을 참조하면, 실험예12 및 실험예22의 미세조직이 나타나있다. 실험예12와 실험예22는 실리콘(Si), 마그네슘(Mg), 및 구리(Cu)는 유사한 함량으로 포함하고, 다만 실험예12는 망간 함량이 1.34 중량%로서 1 중량%를 초과하고, 실험예22는 0.344 중량%로서 1 중량% 이하인 경우이다. 상술한 바와 같이, 망간의 함량이 증가되면, Al(Fe, Mn)Si의 생성상의 분율이 증가하였고, 그 크기도 조대하게 되는 것을 확인할 수 있다.
도 11은 본 발명의 일실시예에 따른 알루미늄 합금 주조재로 형성된 브레이크 디스크를 포함하는 브레이크 시스템을 도시하는 개략도이다.
도 11을 참조하면, 브레이크 시스템(100)은 자동차의 회전축(110)에 삽입되는 브레이크 디스크(120), 브레이크 디스크(120)와의 마찰 접촉에 의하여 브레이크 디스크(120)의 회전을 감속시키는 브레이크 패드(130), 및 브레이크 패드(130)를 브레이크 디스크(120)의 바깥쪽 양측에 배치되도록 고정하는 캘리퍼(caliper)를 포함한다.
브레이크 디스크(120)는 상술한 바와 같은 조성을 가지는 알루미늄 합금 주조재로 구성될 수 있다. 브레이크 디스크(120)는, 예를 들어 13.0 중량% 초과 내지 15 중량%의 실리콘(Si); 2.7 중량% 내지 4.1 중량%의 마그네슘(Mg); 0 중량% 초과 내지 2 중량%의 구리(Cu); 및 잔부는 알루미늄(Al)과 불가피한 불순물을 포함하는 알루미늄 합금 주조재로 구성될 수 있다. 브레이크 디스크(120)는, 예를 들어 13.0 중량% 초과 내지 15 중량%의 실리콘(Si); 2.7 중량% 내지 4.1 중량%의 마그네슘(Mg); 0 중량% 초과 내지 2 중량%의 구리(Cu); 0 중량% 초과 내지 1.0 중량%의 망간(Mn); 및 잔부는 알루미늄(Al)과 불가피한 불순물을 포함하는 알루미늄 합금 주조재로 구성될 수 있다. 브레이크 디스크(120)는, 예를 들어 13.0 중량% 초과 내지 15 중량%의 실리콘(Si); 2.7 중량% 내지 4.1 중량%의 마그네슘(Mg); 0 중량% 초과 내지 1 중량%의 망간(Mn); 및 잔부는 알루미늄(Al)과 불가피한 불순물을 포함하는 알루미늄 합금 주조재로 구성될 수 있다.
상기 알루미늄 합금 주조재들은 상기 원소 외에 0 중량% 초과 내지 1.5 중량%의 니켈(Ni)을 더 포함할 수 있거나, 상기 원소 외에 0 중량% 초과 내지 0.25 중량%의 지르코늄(Zr)을 더 포함할 수 있거나, 상기 원소 외에 0 중량% 초과 내지 1.5 중량%의 니켈(Ni); 및 0 중량% 초과 내지 0.25 중량%의 지르코늄(Zr)을 함께 더 포함할 수 있다. 상기 알루미늄 합금 주조재들은 상기 원소 외에 0 중량% 초과 내지 0.05 중량%의 티타늄(Ti); 및 0 중량% 초과 내지 0.005 중량%의 보론(B)을 더 포함할 수 있다. 상기 알루미늄 합금 주조재들은 상기 원소 외에 상기 불가피한 불순물로서, 0 중량% 초과 내지 0.2 중량%의 철(Fe)을 더 포함할 수 있다. 상기 알루미늄 합금 주조재는 인을 30 ppm 내지 200 ppm 더 포함할 수 있다. 상기 인은 AlP의 형태로 포함될 수 있다. 또한, 상기 알루미늄 합금 주조재는 스트론튬(Sr)을 50 ppm 내지 200 ppm 더 포함할 수 있다.
브레이크 디스크(120)는, 예를 들어 13.0 중량% 초과 내지 15 중량%의 실리콘(Si); 2.81 중량% 내지 3.5 중량%의 마그네슘(Mg); 0.021 중량% 내지 1.603 중량%의 구리(Cu); 0.002 중량% 내지 0.537 중량%의 망간(Mn); 및 잔부는 알루미늄(Al)과 불가피한 불순물을 포함하는 알루미늄 합금 주조재로 구성될 수 있다. 또한, 상기 알루미늄 합금 주조재에 포함된 실리콘(Si)의 함량 범위는 13.3% 중량 내지 14.6 중량%일 수 있다. 상기 알루미늄 합금 주조재는 상기 원소 외에 0.021 중량% 내지 0.641 중량%의 니켈(Ni)을 더 포함할 수 있거나, 상기 원소 외에 0.004 중량% 내지 0.185 중량%의 지르코늄(Zr)을 더 포함할 수 있거나, 상기 원소 외에 0.021 중량% 내지 0.641 중량%의 니켈(Ni); 및 0.004 중량% 내지 0.185 중량%의 지르코늄(Zr)을 더 포함할 수 있다. 상기 알루미늄 합금 주조재는 상기 원소 외에 0.034 중량% 내지 0.040 중량%의 티타늄(Ti); 및 0.001 중량% 내지 0.004 중량%의 보론(B)을 더 포함할 수 있다. 상기 알루미늄 합금 주조재는 상기 원소 외에 상기 불가피한 불순물로서, 0.120 중량% 내지 0.158 중량%의 철(Fe)을 더 포함할 수 있다. 상기 알루미늄 합금 주조재는 인을 30 ppm 내지 200 ppm 더 포함할 수 있다. 상기 인은 AlP의 형태로 포함될 수 있다. 또한, 상기 알루미늄 합금 주조재는 스트론튬(Sr)을 50 ppm 내지 200 ppm 더 포함할 수 있다.
상기 알루미늄 합금 주조재는 자동차, 배, 또는 항공기 등과 같은 운송 수단의 부품에 적용될 수 있고, 예를 들어 다이캐스팅으로 제조된 다양한 부품에 적용될 수 있다. 그러나, 이는 예시적이며 본 발명의 기술적 사상은 이러한 용도에 한정되는 것은 아니다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.
Claims (15)
13.0 중량% 초과 내지 15 중량%의 실리콘(Si);
2.7 중량% 내지 4.1 중량%의 마그네슘(Mg);
0 중량% 초과 내지 2 중량%의 구리(Cu); 및
잔부는 알루미늄(Al)과 불가피한 불순물을 포함하는,
알루미늄 합금 주조재.
2.7 중량% 내지 4.1 중량%의 마그네슘(Mg);
0 중량% 초과 내지 2 중량%의 구리(Cu); 및
잔부는 알루미늄(Al)과 불가피한 불순물을 포함하는,
알루미늄 합금 주조재.
제 1 항에 있어서,
0 중량% 초과 내지 1.0 중량%의 망간(Mn)을 더 포함하는,
알루미늄 합금 주조재.
0 중량% 초과 내지 1.0 중량%의 망간(Mn)을 더 포함하는,
알루미늄 합금 주조재.
제 1 항에 있어서,
0 중량% 초과 내지 1.5 중량%의 니켈(Ni)을 더 포함하는,
알루미늄 합금 주조재.
0 중량% 초과 내지 1.5 중량%의 니켈(Ni)을 더 포함하는,
알루미늄 합금 주조재.
제 1 항에 있어서,
0 중량% 초과 내지 0.25 중량%의 지르코늄(Zr)을 더 포함하는,
알루미늄 합금 주조재.
0 중량% 초과 내지 0.25 중량%의 지르코늄(Zr)을 더 포함하는,
알루미늄 합금 주조재.
제 1 항에 있어서,
0 중량% 초과 내지 0.05 중량%의 티타늄(Ti); 및
0 중량% 초과 내지 0.005 중량%의 보론(B)을 더 포함하는,
알루미늄 합금 주조재.
0 중량% 초과 내지 0.05 중량%의 티타늄(Ti); 및
0 중량% 초과 내지 0.005 중량%의 보론(B)을 더 포함하는,
알루미늄 합금 주조재.
제 1 항에 있어서,
상기 알루미늄 합금 주조재는, 공정 Si, 공정 Mg2Si, 초정 Si 및 초정 Mg2Si 중 적어도 어느 하나로 구성된 미세조직을 가지는,
알루미늄 합금 주조재.
상기 알루미늄 합금 주조재는, 공정 Si, 공정 Mg2Si, 초정 Si 및 초정 Mg2Si 중 적어도 어느 하나로 구성된 미세조직을 가지는,
알루미늄 합금 주조재.
제 1 항에 있어서,
상기 알루미늄 합금 주조재는,
0.2 mm/year 이하의 부식속도를 가지는,
알루미늄 합금 주조재.
상기 알루미늄 합금 주조재는,
0.2 mm/year 이하의 부식속도를 가지는,
알루미늄 합금 주조재.
제 1 항에 있어서,
상기 알루미늄 합금 주조재는,
190 MPa 내지 230 MPa 범위의 250℃ 고온 인장강도를 가지는,
알루미늄 합금 주조재.
상기 알루미늄 합금 주조재는,
190 MPa 내지 230 MPa 범위의 250℃ 고온 인장강도를 가지는,
알루미늄 합금 주조재.
제 1 항에 있어서,
상기 알루미늄 합금 주조재는 용체화처리를 한 후에 시효처리된 것인,
알루미늄 합금 주조재.
상기 알루미늄 합금 주조재는 용체화처리를 한 후에 시효처리된 것인,
알루미늄 합금 주조재.
제 1 항에 있어서,
상기 알루미늄 합금 주조재는 용체화처리를 하지 않고 시효처리된 것인,
알루미늄 합금 주조재.
상기 알루미늄 합금 주조재는 용체화처리를 하지 않고 시효처리된 것인,
알루미늄 합금 주조재.
제 1 항에 있어서,
상기 알루미늄 합금 주조재는,
13.0 중량% 초과 내지 15 중량%의 실리콘(Si);
2.81 중량% 내지 3.5 중량%의 마그네슘(Mg);
0.021 중량% 내지 1.603 중량%의 구리(Cu);
0.002 중량% 내지 0.537 중량%의 망간(Mn); 및
잔부는 알루미늄(Al)과 불가피한 불순물을 포함하는,
알루미늄 합금 주조재.
상기 알루미늄 합금 주조재는,
13.0 중량% 초과 내지 15 중량%의 실리콘(Si);
2.81 중량% 내지 3.5 중량%의 마그네슘(Mg);
0.021 중량% 내지 1.603 중량%의 구리(Cu);
0.002 중량% 내지 0.537 중량%의 망간(Mn); 및
잔부는 알루미늄(Al)과 불가피한 불순물을 포함하는,
알루미늄 합금 주조재.
제 11 항에 있어서,
0.021 중량% 내지 0.641 중량%의 니켈(Ni)을 더 포함하는,
알루미늄 합금 주조재.
0.021 중량% 내지 0.641 중량%의 니켈(Ni)을 더 포함하는,
알루미늄 합금 주조재.
제 11 항에 있어서,
0.004 중량% 내지 0.185 중량%의 지르코늄(Zr)을 더 포함하는,
알루미늄 합금 주조재.
0.004 중량% 내지 0.185 중량%의 지르코늄(Zr)을 더 포함하는,
알루미늄 합금 주조재.
13.0 중량% 초과 내지 15 중량%의 실리콘(Si);
2.7 중량% 내지 4.1 중량%의 마그네슘(Mg);
0 중량% 초과 내지 1 중량%의 망간(Mn); 및
잔부는 알루미늄(Al)과 불가피한 불순물을 포함하는,
알루미늄 합금 주조재.
2.7 중량% 내지 4.1 중량%의 마그네슘(Mg);
0 중량% 초과 내지 1 중량%의 망간(Mn); 및
잔부는 알루미늄(Al)과 불가피한 불순물을 포함하는,
알루미늄 합금 주조재.
13.0 중량% 초과 내지 15 중량%의 실리콘(Si); 2.7 중량% 내지 4.1 중량%의 마그네슘(Mg); 0 중량% 초과 내지 2 중량%의 구리(Cu); 및 잔부는 알루미늄(Al)과 불가피한 불순물을 포함하는 알루미늄 합금 주조재로 구성된,
브레이크 디스크.
브레이크 디스크.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PCT/KR2023/005785 WO2024048895A1 (ko) | 2022-09-01 | 2023-04-27 | 알루미늄 합금 주조재 및 이를 포함하는 브레이크 디스크 |
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR20220110427 | 2022-09-01 | ||
| KR1020220110427 | 2022-09-01 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20240031866A true KR20240031866A (ko) | 2024-03-08 |
Family
ID=90236173
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020230054914A KR20240031866A (ko) | 2022-09-01 | 2023-04-26 | 알루미늄 합금 주조재 및 이를 포함하는 브레이크 디스크 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR20240031866A (ko) |
-
2023
- 2023-04-26 KR KR1020230054914A patent/KR20240031866A/ko unknown
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US7909947B2 (en) | High strength L12 aluminum alloys | |
| US11976343B2 (en) | High strength aluminium alloy for rapid solidification manufacturing processes | |
| US4711823A (en) | High strength structural member made of Al-alloy | |
| EP2241644B1 (en) | Heat treatable L12 aluminum alloys | |
| US20130240095A1 (en) | Heat treatable l12 aluminum alloys | |
| EP1524324B1 (en) | Aluminum alloys for casting, aluminum alloy castings and manufacturing method thereof | |
| US20090263273A1 (en) | High strength L12 aluminum alloys | |
| US7883590B1 (en) | Heat treatable L12 aluminum alloys | |
| JPH04272154A (ja) | 耐酸化性低膨張合金 | |
| JPH0762479A (ja) | 高靱性、高強度アルミニウム合金鋳物 | |
| JP4093221B2 (ja) | 鋳物用アルミニウム合金、アルミニウム合金鋳物およびその製造方法 | |
| JPH01180938A (ja) | 耐摩耗性アルミニウム合金 | |
| KR20240031866A (ko) | 알루미늄 합금 주조재 및 이를 포함하는 브레이크 디스크 | |
| JPH07145440A (ja) | アルミニウム合金鍛造素材 | |
| KR20200082875A (ko) | 알루미늄 합금을 이용한 브레이크 캘리퍼의 제조 방법 | |
| KR102461964B1 (ko) | 알루미늄 합금 | |
| JPS6238420B2 (ko) | ||
| JP3920656B2 (ja) | ホウ素含有高剛性Ａｌ合金 | |
| JP7467633B2 (ja) | 粉末アルミニウム材料 | |
| JPH0941064A (ja) | 鋳造用アルミニウム合金およびアルミニウム合金鋳造材の製造方法 | |
| JP7388670B1 (ja) | アルミニウム合金積層造形体、その製造方法、及び、アルミニウム合金粉末 | |
| TWI741962B (zh) | 鋁鎳銅合金及其製造方法 | |
| KR102607048B1 (ko) | 고강도 고내식성 알루미늄 다이캐스팅 합금 | |
| JP2024508801A (ja) | 高温用途のためのＡｌ－Ｍｎ－Ｚｒ系合金 | |
| JPH0570876A (ja) | 多遷移元素添加高強度アルミニウム合金及びその製造方法 |