WO2013115490A1 - Magnesium alloy having high ductility and high toughness, and preparation method thereof - Google Patents

Magnesium alloy having high ductility and high toughness, and preparation method thereof Download PDF

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박성혁
김영민
김하식
유봉선
임창동
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Abstract

The present invention relates to a magnesium alloy having high ductility and high toughness, and a preparation method thereof, and more specifically, to: a magnesium alloy having high ductility and high toughness, comprising 1.0-3.5 wt% of tin (Sn), 0.05-3.0 wt% of zinc (Zn), and the balance of magnesium and inevitable impurities; and a preparation method thereof. According to the present invention, the magnesium alloy is prepared by adding zinc, and optionally, one or more elements selected from aluminum, manganese and rare earth elements in a specific content ratio to a magnesium alloy capable of precipitation strengthening containing a small amount of tin so as to form a small amount of fine precipitates, thereby simultaneously minimizing a decrease in ductility of a material due to excessive precipitates and strengthening precipitation. Therefore, the magnesium alloy has prominent ductility and toughness compared with an extrusion material prepared from a conventional commercial magnesium alloy, and thus can be applied to a whole industry such as transportation equipment and the like.

Description

【명세서】  【Specification】
, 【발명의 명칭 J  , [Name of Invention J
고연성 및 고인성의 마그네슴 합금 및 이의 제조방법  High ductility and high toughness magnet alloy and its manufacturing method
【기술분야】 Technical Field
<1> 본 발명은 고연성 및.고인성의 마그네슘 합금 및 이의 제조방법에 관한 것이 다.  The present invention relates to a high ductility and high toughness magnesium alloy and a method for producing the same.
<2>  <2>
【배경기술】  Background Art
<3> 최근 수송기기의 에너지 효율을 높이기 위한 방법으로는 동력원의 개발에 의 한 성능 향상 또는 부품의 경량화 등의 방법들이 연구되고 있다. 이 중 부품의 경 량화는 저비용으로 에너지 효율성을 증'대시킬 수 있어 부품의 경량화를 통해 연비 를 향상시키려는 연구들이 진행되고 있다. Recently, as a method for improving energy efficiency of transportation equipment, methods such as performance improvement or weight reduction of components due to development of a power source have been studied. In this case dimerization of the parts are going to study to improve fuel efficiency through weight reduction of the components can be increased for a low-cost, energy-efficiency.
<4>  <4>
<5> 상기 부품의 경량화를 위한 금속 소재로서, 마그네슘 합금은 밀도가 1.8 gl cin3 로서 현재까지 개발된 구조용 합금 중에서 최소의 밀도를 가짐과 동시에 비강도 및 강도가 우수하며, 전자파에 대한 차폐성 및 진동 흡수성이 우수하여 수송기겨 1, 휴대용 부품 관련 산업 이외에도 무게 절감을 위한 경량화가 필수적인 분야에서 그 수요가 증가하고 있는 소재이다. <5> As a metal material for the weight reduction of the components, magnesium alloy has a density of 1.8 gl cin 3 has the minimum density, excellent strength and strength, and excellent shielding against electromagnetic waves It is a material that demand is increasing in the field where weight reduction is essential for weight reduction besides transportation crushing 1 and portable parts related industry with excellent vibration absorption.
<6>  <6>
<7> <7>
<8> 하지만, 마그네슘은 결정구조가 육방정 (Hexagonal)이기 때문에 입방정 <8> However, magnesium has a cubic crystal structure because the crystal structure is hexagonal.
(Cubic) 결정구조를 갖는 다른 금속, 예를 들면, 구리, 철, 알루미늄 등과 달리 상 온에서 낮은 성형성을 나타내어 산업 분야에 확대 적용이 어려운 문제가 있다. Unlike other metals having a (Cubic) crystal structure, for example, copper, iron, aluminum, and the like, there is a problem in that it is difficult to be widely applied to an industrial field because of low moldability at room temperature.
<9>  <9>
:10> 상세히 말하면, 일반적으로 금속의 소성 변형은 슬립에 의한 변형 기구가 지 배적이므로, 금속의 결정구조 내에 슬립계의 수가 많을수록 소성 변형이 용이하다. π> 이때ᅳ 슬립이란 어떤 금속의 결정이 다른 결정에 대해 일부가 비가역적인 전 단 변위가 될 때 소성 변형되는 과정을 말하며ᅳ 상기 슬립은 어느 특정 결정면에서 특정 결정 방향으로 일어나며, 물질의 결정구조에 따라 슬립계의 수는 다르다. In detail, plastic deformation of metal is generally dominated by the deformation mechanism due to slip, so that the larger the number of slip systems in the crystal structure of the metal, the easier plastic deformation. π> At this time, slip is a process in which a metal crystal is plastically deformed when a part becomes irreversible shear displacement with respect to another crystal, and the slip occurs in a specific crystal direction in a specific crystal plane, The number of slip systems varies accordingly.
|2> 예를 들면, 조밀육방구조 (HCP)인 마그네슘은 3개의 술립계를 가지고, 입방정For example, magnesium, a dense hexagonal structure (HCP), has three grain boundaries and is cubic
(Cubic) 구조인 알루미늄, 구리, 철 등은 12개의 슬립계를 가지므로, 마그네슘은 상기 알루미늄, 구리, 철 등과 비교하여 소성 변형이 어렵다는 사실을 알 수 있다. 하기의 표 1은 상용 마그네슘 합금 압출재의 인장특성을 나타낸 것으로서, 표 1을 참조하면, 현재까지 개발된 상용 마그네슘 합금 압출재는 연신율이 낮아 다 양한 형태로의 가공이 요구되는 부품 제조산업에 적용하기 어렵다는 것을 알 수 있 다. (Cubic) structure aluminum, copper, iron, etc. has 12 slip system, magnesium It can be seen that the plastic deformation is difficult compared to the aluminum, copper, iron and the like. Table 1 below shows the tensile properties of the commercial magnesium alloy extruded material. Referring to Table 1, commercial magnesium alloy extruded materials developed to date have low elongation and are difficult to be applied to a component manufacturing industry requiring processing in various forms. You can see that.
【표 1】 Table 1
17> (상기 표 1의 상태 중 F는 압출재를 의미하고, T5는 압출 후 시효처리를 수 행한 압출재를 의미한다.)  17> (F in Table 1 refers to an extruded material, and T5 means an extruded material subjected to aging treatment after extrusion.)
[8>  [8>
19> 상기와 같은 문제를 해결하기 위하여, 마그네슴 합금의 비강도, 연성 및 인 성을 향상시켜 산업 전반에 적용범위를 확대시키기 위한 연구들이 진행되고 있다. 19> In order to solve the above problems, studies are being conducted to expand the application range of the entire industry by improving the specific strength, ductility, and toughness of the magnet alloy.
10> 10>
u> 예를 들면, 신광선 등은 인성특성이 우수한 AM60 마그네슘 합금에 알루미늄u> For example, new light, such as aluminum, is made of AM60 magnesium alloy with excellent toughness.
(A1), 규소 (Si) 및 칼슴 (Ca)을 첨가함으로써 기계적 특성을 향상시키고자 하였다 ( 신광선 외, [중력주조 AM60 마그네슘 합금의 강화 거동에 미치는 Si 및 Ca 첨가영 향], 한국주조공학회지 (주조), 제 18권 4호, 1998년, pp.364 - 372.). 상기의 문헌에 서는 마그네슘 합금 내에 규소의 함량을 증가시킴에 따라 인장강도 및 항복강도는 증가하지만 연신율은 전체적으로 감소하는 경향을 나타내며, 상기 합금에 일정량의 칼슴을 첨가하거나, 알루미늄의 함량을 감소시키면 연신율이 증가하는 경향이 나타 나는 것을 알아내었다. 상기 문헌에서는 가장 우수한 특성을 나타낸 합금, 예를 들 면 합금의 강화를 최적화하기 위해 용제화 처리를 한 마그네슘 합금은 193 의 인 장강도, 79 MPa의 항복강도 및 11.2 %의 연신율을 나타내었다. 상기 문헌의 마그네 슘 합금은 상용 마그네슘 합금에 비해 인장특성이 향상되긴 했지만, 항복강도 및 연신율이 비교적 우수하지 않아 마그네슴 합금의 성형성을 향상시키는 데 한계가 있다. (A1), Silicon (Si) and Calm (Ca) were added to improve the mechanical properties (Shin, Kwang-Seon et al., [Influence of Si and Ca addition on the strengthening behavior of gravity-casting AM60 magnesium alloy], (Casting), Vol. 18, No. 4, 1998, pp. 364-372.). In the above literature, as the content of silicon in the magnesium alloy increases, the tensile strength and the yield strength increase, but the elongation tends to decrease as a whole, and when the amount of temper is added to the alloy or the aluminum content decreases, the elongation is increased. I found this increasing trend. In this document, magnesium alloys treated with solvents to optimize reinforcement of the most excellent alloys, such as alloys, exhibited a tensile strength of 193, yield strength of 79 MPa and elongation of 11.2%. Although the magnesium alloy of the literature has improved tensile properties compared to commercial magnesium alloys, there is a limit in improving the formability of the magnesium alloy due to relatively poor yield strength and elongation.
隱> 隱>
■> 또한, 대한민국공개특허 제 10-2001-0019353호 (공개일: 2002 JO.19)는 열간 성 형성이 우수한 준 결정상 강화 마그네슘계 합금에 관한 것으로, 상세하게는 준결정 상과 금속 고용체의 이상영역이 존재하며, 열간 성형성을 갖는 마그네슘 (Mg)-아연 (Zn)-이트륨 (Y)을 기본 합금 조성으로 하며, 상기 합금 내의 아연을 1 원자 % 이상 ~ 10 원자 % 이하, 이트륨을 0.1 원자 % 이상 ~ 3 원자 ¾ 이하 범위로 조정함으로써 성형성이 우수한 마그네슘 합금에 관한 것이다 (KR 10-2001-0019353 A 2002.10.19). 하지만, 상기 합금이 나타내는 우수한 효과는 준결정상의 존재로 인해 나타나는 것 으로세 상기 준결정상의 함량을 증가시키기 위해서는 아연의 양을 증가시켜야 하 는 것이 필수적이다. 따라서, 상기 아연의 함량의 증가에 따라 재료의 연성이 낮아 지고 제조된 마그네슘 합금의 품질이 부위별로 균일하지 않은 문제가 있을 수 있 다. 이에, 본 발명자들은 인장특성이 우수한 마그네슘 합금을 연구하던 중, 적은 함량의 주석을 포함하는 마그네슘 합금에 아연과 선택적으로 알루미늄, 망간 및 희 토류 금속 중 1종 이상을 적정 함량비로 첨가하여 주조하고, 균질화 한 후 가공하 여 마그네슘 합금 내에 연성저하를 야기하는 과도한 석출상 형성을 억제하여 연성 및 인성이 우수한 마그네슴 합금을 제조할 수 있다는 것을 알아내고 본 발명을 완 성하였다. " ■> In addition, Korean Patent Publication No. 10-2001-0019353 (published: 2002 JO.19) The present invention relates to a semi-crystalline phase-reinforced magnesium alloy having excellent formation, and in particular, there is an abnormal region between the quasi-crystalline phase and a solid solution of metal, and a base alloy of magnesium (Mg) -zinc (Zn) -yttrium (Y) having hot formability. The composition relates to a magnesium alloy having excellent moldability by adjusting zinc in the alloy to 1 atomic% or more and 10 atomic% or less and yttrium in a range of 0.1 atomic% or more and 3 atomic ¾ or less (KR 10-2001-0019353). A 2002.10.19). However, the excellent effect of the alloy is due to the presence of the semi-crystalline phase, it is necessary to increase the amount of zinc in order to increase the content of the semi-crystalline phase. Therefore, as the content of zinc increases, the ductility of the material may be lowered, and there may be a problem that the quality of the manufactured magnesium alloy is not uniform for each part. Accordingly, while the present inventors are studying a magnesium alloy having excellent tensile properties, the present inventors cast zinc and optionally at least one of aluminum, manganese, and rare earth metals in a magnesium alloy containing a small amount of tin, and cast them in an appropriate content ratio. The present invention was completed by finding out that it is possible to prepare a magnet alloy having excellent ductility and toughness by suppressing excessive precipitated phase which causes ductility deterioration in a magnesium alloy by processing after homogenization. "
【발명의 상세한 설명】 [Detailed Description of the Invention]
【기술적 과제】  [Technical problem]
본 발명의 목적은 고연성 및 고인성의 마그네슘 합금을 제공하는 데 있다. 본 발명의 또 다른 목적은 고연성 및 고인성의 마그네슘 합금의 제조방법을 제공하는 데 있다.  It is an object of the present invention to provide a high ductility and high toughness magnesium alloy. Another object of the present invention is to provide a method for producing a high ductility and high toughness magnesium alloy.
【기술적 해결방법】 Technical Solution
상기의 과제를 해결하기 위해, 본 발명은 1.0 - 3.5 중량 ¾ 의 주석 (Sn) 및 0.05 ~ 3.0 증량 % 의 아연 (Zn), 나머지 마그네슘 및 불가피한 불순물을 포함하는 것을 특징으로 하는 고연성 및 고인성의 마그네슘 합금을 제공한다. 또한, 본 발명은;  In order to solve the above problems, the present invention is characterized in that the high ductility and high toughness, characterized in that it comprises 1.0 to 3.5 weight ¾ tin (Sn) and 0.05 to 3.0% by weight of zinc (Zn), the remaining magnesium and inevitable impurities Provide magnesium alloy. In addition, the present invention;
마그네슴 합금의 원료를 용융시키는 단계 (단계 1); 상기 단계 1에서 용융시킨 마그네슘 합금의 원료를 주조하는 단계 (단계 2); 상기 단계 2의 마그네슴 합금 주조물을 균질화하는 단계 (단계 3); 및 상기 단계 3에서 균질화 한 마그네슴 합금 주조물을 가공하는 단계 (단계 4); 를 포함하는 것을 특징으로 하는 고연성 및 고인성의 마그네슘 합금의 제조방법을 제공한다. Melting the raw material of the magnesium alloy (step 1); Casting the raw material of the magnesium alloy melted in step 1 (step 2); Homogenizing the molten alloy casting of step 2 (step 3); And processing the homogenized magnesium alloy casting in step 3 (step 4); It provides a method for producing a high ductility and high toughness magnesium alloy comprising a.
【유리한 효과】 Advantageous Effects
본 발명에 따른 마그네슘 합금은 적은 함량의 주석을 포함하는 석출강화가 가능한 마그네슘 합금에 아연과 선택적으로 알루미늄, 망간 및 희토류 금속 중 1종 이상을 특정 함량비로 첨가하여 제조함에 따라 미세한 석출상을 소량으로 형성시킴 으로써, 과도한 석출상으로 인한 재료의 연성 감소를 최소화하고 동시에 석출강화 효과를 이를 수 있어 종래의 상용 마그네슘 합금으로부터 제조되는 압출재에 비해 연성 및 인성이 우수하므로 수송기기 등의 산업 전반에 활용될 수 있는 특징이 있 다. '  The magnesium alloy according to the present invention is prepared by adding one or more of zinc and optionally aluminum, manganese and rare earth metals in a specific content ratio to a magnesium alloy capable of precipitation strengthening containing a small amount of tin in a small amount of fine precipitated phase. By forming it, it is possible to minimize the ductility reduction of the material due to excessive precipitated phase and at the same time to achieve the precipitation strengthening effect. There is a characteristic that can be. '
【도면의 간단한 설명】 [Brief Description of Drawings]
도 1은 본 발명에 따른 TZ22 합금의 역극점도지도 (Inverse pole figure map) 를 나타내는 전자 후방 산란 희절 (EBSD, electron back scattered diffract ion)분 석 사진 및 투과전자현미경 (TEM) 사진이다 (도 1:실시예 3).  1 is an electron back scattered diffract ion (EBSD) analysis and a transmission electron microscope (TEM) image showing an inverse pole figure map of a TZ22 alloy according to the present invention (FIG. 1). Example 3).
도 2는 본 발명에 따른 TZ22 합금의 기저면 극점도 (Pole figure)를 나타내는 전자 후방 산란 회절 분석 사진이다 (도 2:실시예 3).  FIG. 2 is an electron backscatter diffraction analysis photograph showing a base pole figure of the TZ22 alloy according to the present invention (FIG. 2: Example 3).
도 3은 본 발명에 따른 TZ22 합금의 결정립크기 분포를 나타내는 전자 후방 산란 희절 분석 사진이다 (도 3:실시예 3).  3 is an electron backscattering spectroscopic analysis photograph showing the grain size distribution of the TZ22 alloy according to the present invention (FIG. 3: Example 3).
도 4는 본 발명에 따른 TZ22 합금의 투과전자현미경 (TEM) 사진이다 (도 4:실 시예 3).  4 is a transmission electron microscope (TEM) photograph of a TZ22 alloy according to the present invention (FIG. 4: Example 3).
도 5는 본 발명에 따른 마그네슘 합금의 인장강도 및 연신율을 나타낸 그래 프이다 (도 5: 실시예 1 ~ 11; 비교예 1 ~ 8; 상용 AZ31 압출재; 상용 AZ80 압출재 ).  5 is a graph showing the tensile strength and elongation of the magnesium alloy according to the present invention (Fig. 5: Examples 1 to 11; Comparative Examples 1 to 8; commercial AZ31 extruded material; commercial AZ80 extruded material).
【발명의 실시를 위한 최선의 형태】 [Best form for implementation of the invention]
본 발명의 구체적인 설명을 하기에 앞서, 본 발명에서 A ~ B는 달리 정의되 지 않는 한 A 이상 ~ B 미만으로 정의된다. 본 발명은 1.0 ~ 3.5 중량 % 의 주석 (Sn) 및 0.05 - 3.0 중량 ¾ 의 아연 (Zn), 나머지 마그네슘 (Mg) 및 불가피한 불순물을 포함하는 것을 특징으로 하는 고연성 및 고인성의 마그네슴 합금을 제공한다. 또한, 본 발명은; Prior to the detailed description of the present invention, A to B in the present invention is defined as more than A ~ less than B unless otherwise defined. The present invention provides a high ductility and toughness magnet alloy comprising 1.0 to 3.5% by weight of tin (Sn) and 0.05 to 3.0% by weight of zinc (Zn), the remaining magnesium (Mg) and unavoidable impurities. do. In addition, the present invention;
마그네슴 합금의 원료를 용융시키는 단계 (단계 1);  Melting the raw material of the magnesium alloy (step 1);
상기 단계 1에서 용융시킨 마그네슘 합금의 원료를 주조하는 단계 (단계 2); 상기 단계 2의 마그네슴 합금 주조물을 균질화하는 단계 (단계 3); 및 상기 단계 3에서 균질화 한 마그네슘 합금 주조물을 가공하는 단계 (단계 4); 를 포함하는 것을 특징으로 하는 고연성 및 고인성의 마그네슴 합금의 제조방법을 제공한다. 이하 본 발명을 상세히 설명한다.  Casting the raw material of the magnesium alloy melted in step 1 (step 2); Homogenizing the molten alloy casting of step 2 (step 3); And processing the magnesium alloy casting homogenized in step 3 (step 4); It provides a method for producing a high ductility and high toughness magnesium alloy comprising a. Hereinafter, the present invention will be described in detail.
본 발명의 구체적인 설명을 하기에 앞서, 본 발명에 따른 마그네슘 합금의 기계적 특성의 향상은 당업계에서 적용되는 하기의 원리를 바탕으로 설명될 수 있 다. 일반적으로 용매 원자의 격자에 용질 원자가 고용되면 순금속보다 강한 합금 이 된다. 예를 들면 마그네슘 금속의 결정 격자 내에 다른 금속, 예를 들면, 주 석, 아연, 알루미늄, 망간 및 희토류 금속이 용입되거나 또는 일부 마그네슘 원자 와 치환되는 경우, 마그네슘 자체가 가지고 있던 기계적 성질이 달라질 수 있다. 상세히 말하면, 마그네슴 금속의 원자 격자 내에 크기가 다른 제 2의 금속이 침입형 또는 치환형으로 존재하게 됨으로써, 일정한 격자를 유지하고 있던 마그네 슴 격자가 뒤를리게 되어 마그네슘 자체가 가지고 있던 기계적 성질이 달라지는데 이를 당업계에서는 고용체 강화라고 말한다. 상기 고용체 강화는 순금속의 항복 강도, 인장 강도 및 경도를 향상시킬 수 있으며 고온에서의 저항성을 향상시킬 수 있는 특징이 있다. 하지만, 고용체 강화만으로는 순금속의 항복강도, 인장강도 및 경도 등과 관 련된 기계적 특성을 크게 향상시키기에는 한계가 있어, 열처리 과정을 통해 과포화 고용체로부터 제 2상을 석출시켜 금속을 강화시키는 현상을 이용하는데, 상기와 같 은 효과를 나타내는 합금을 석출강화계 합금이라고 한다. 상기 석출강화계 합금은 합금을 구성하는 용매원자 및 용질원자 (제 2상)가 각각 온도에 따라 고용도의 차이가 있어, 온도가 감소함에 따라 제 2상의 고용도가 감소하여 석출되면서 금속이 강화되는 특징이 있다. 따라서, 본 발명에서는 주석을 포함하는 마그네슴 합금은 아연과 선택적으로 알루미늄, 망간, 세륨, 이트륨 및 가돌리늄 등을 특정 조성으로 포함함으로써 기계 적 특성이 향상된다. 상기의 원리를 바탕으로 본 발명을 더욱 상세히 설명한다. 본 발명은 1.0 ~ 3.5 중량 % 의 주석 (Sn) 및 0.05 ~ 3.0 중량 % 의 아연 (Zn), 나머지 마그네슴 (Mg) 및 불가피한 불순물을 포함하는 것을 특징으로 하는 고연성 및 고인성의 마그네슴 합금을 제공한다. 본 발명에 따른 마그네슘 합금에 있어서, 상기 주석은 마그네슘 매트릭스 내 에서 561 °C에서 14.5 중량 ¾>의 최대 고용한을 나타내며, 열처리시 Mg2Sn 석출상을 형성시켜 시효강화 거동을 나타내는 성분이다. 마그네슴 합금 내에 주석이 1.0 중 량% 미만으로 포함되는 경우에는 압출시 형성되는 Mg2Sn 석출상의 양이 적어 석출강 화효과를 얻을 수 없어 제조되는 마그네슴 합금의 강도가 감소하는 문제가 있을 수 있고, 마그네슘 합금 내에 주석이 3.5 중량 % 이상으로 포함되는 경우에는 Mg2Sn 석 출상이 과도하게 형성되고, 석출상의 크기가 커져 제조되는 마그네슘 합금의 연성 이 감소하는 문제가 있을 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 마그네슘 합금에 있어서, 상기 아연은 마그네슘 -주석 계 합금에 첨가될 때 석출강화 효과를 증대시키고 또한, 고용강화를 통해 합금의 강도를 증가시킬 수 있는 물질이다. 마그네슘 합금 내에 아연이 0.05 중량 % 미만으 로 포함되는 경우에는 석출강화 및 고용강화를 통한 합금의 강도 향상과 같은 효과 가 나타나기 어려우며, 마그네슘 합금 내에 아연이 3.0 중량 ¾ 이상으로 포함되는 경우에는 마그네슘 합금의 고상선 온도가 낮아 360 °C 이상의 은도에서 균질화 처 리가 어려워 조직 내에 Mg2Sn상의 분율이 증가하므로 제조되는 마그네슘 합금의 연 신율이 취약해지는 문제가 있다. 또한, 본 발명에 따른 마그네슴 합금은 알루미늄 (A1), 망간 (Mn) 및 희토류 금속을 포함하는 군으로부터 선택되는 1종 이상의 금속을 더 포함할수 있다. 본 발명에 따른 마그네슴 합금에 있어서, 상기 알루미늄은 마그네슴 합금의 총 중량에 대하여 0.05 ~ 3.0 중량 ¾로 포함되는 것이 바람직하다. 상기 알루미늄은 마그네슴-주석계 합금에 첨가될 때 석출강화 효과를 증대시 키고 또한 고용강화를 통해 합금의 강도를 증가시킬 수 있는 물질이다. 또한ᅳ 상기 알루미늄은 망간과 결합하여 다양한 종류의 분산입자를 형성시켜, 입자강화 및 결 정립 미세화 효과를 나타내어 합금의 강도를 향상시킬 수 있는 물질이다. 마그네슴 합금 내에 알루미늄이 0.05 중량 % 미만으로 포함되는 경우에는 상기에 나열한 효과 가 나타나기 어려우며, 마그네슘 합금 내에 알루미늄이 3.0 중량 % 이상으로 포함되 는 경우에는 마그네슘 합금의 고상선 온도가 낮아 380 °C 이상의 온도에서 균질화 처리가 어려워 제조되는 마그네슘 합금의 연신율이 취약해지는 문제가 있다. 나아가, 본 발명에 따른 마그네슘 합금에 있어서, 상기 망간은 마그네슘 합 금의 총 중량에 대하여 0.05 ~ 1.5중량 ¾>로 포함되는 것이 바람직하다. 상기 망간은 고용강화 뿐만 아니라 상기에서 언급한 알루미늄과 결합하여 다 양한 분산입자를 형성하여 합금의 강도 및 내식성을 향상시킬 수 있는 물질이다. 마그네슘 합금 내에 망간이 0.05 중량 % 미만으로 포함되는 경우에는 상기와 같은 효과를 기대하기 어려우며, 마그네슘 합금 내에 망간이 1.5 중량 % 이상으로 포함되 는 경우에는 750 °C 이하의 온도에서 용융된 마그네슘 합금 내에 조대한 망간 입자 가 형성되어 제조되는 마그네슘 합금의 연신율이 저하되는 문제가 있다. 또한, 본 발명에 따른 마그네슘 합금에 있어서, 상기 회토류 금속은 마그네 슘 합금의 총 중량에 대하여 0.05 ~ 1.5 중량 %로 포함되는 것이 바람직하다. 본 발명에 따른 마그네슴 합금은 희토류 금속으로 세륨 (Ce), 이트륨 (Y) 및 가돌리늄 (Gd)를 포함하는 군으로부터 1종 이상을 더 포함할 수 있다. 상기 희토류 금속 (원자크기 :약 180 pm)은 마그네슴 원자 (원자크기 :약 160 pm)보다 크기가 커서, 마그네슴 원자보다 크기가 작은 주석, 아연, 알루미늄 및 망 간 등의 원소들 (원자크기 :약 120 pm 이상 ~ 140 pm 이하)과 함께 마그네슘 합금 내 에 공존하여 마그네슘 원자들과 정합을 이루면서 소성 가공시 변형이 쉽게 이루어 지도록 합금 결정 내부에 슬립면을 생성하는 효과를 주며, 웅고 중에 결정핵을 제 공하여 주조조직을 미세화시키는 효과를 나타내는 물질이다. 마그네슘 합금에 회토 류 금속이 0.05 중량 % 미만으로 포함되는 경우에는 합금의 항복강도가 저하되며 가 공경화효과 및 내식성이 충분하지 않은 문제가 있고, 마그네슘 합금에 희토류 금속 이 1.5 중량 % 이상으로 포함되는 경우에는 금속간 화합물이 과다하여 전연성 및 성 형성이 저하도ᅵ는 문제가 발생할 수 있다. 따라서, 본 발명에 따른 마그네슴 합금은 마그네슘 -주석 합금 베이스에 아연 과 선택적으로 알루미늄, 망간 및 희토류 금속으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 금속을 상기에서 언급한 조성으로 첨가함으로써 인장특성이 크게 저하 되지 않으면서 동시에 연신율이 향상되어 상용 마그네슘 합금 보다 우수한 인성 및 연성을 나타낼 수 있다. 또한, 본 발명은; Prior to the detailed description of the present invention, the improvement of the mechanical properties of the magnesium alloy according to the present invention can be described based on the following principles applied in the art. In general, the solute atoms in the lattice of solvent atoms are alloys stronger than pure metals. For example, the presence of other metals, such as tin, zinc, aluminum, manganese, and rare earth metals, in the crystal lattice of magnesium metals, or the substitution of some magnesium atoms, may cause the mechanical properties of magnesium itself to vary. . In detail, the presence of a second metal having a different size in the atomic lattice of the magnet metal is invasive or substituted, so that the magnet lattice that maintains a constant lattice is changed to change the mechanical properties of magnesium itself. This is referred to in the art as solid employment. The solid solution strengthening may improve the yield strength, tensile strength and hardness of the pure metal, and may improve resistance at high temperatures. However, the strengthening of solid solution alone has a limit to greatly improve the mechanical properties related to yield strength, tensile strength and hardness of pure metal, and utilizes the phenomenon of reinforcing metal by depositing a second phase from supersaturated solid solution through heat treatment. An alloy exhibiting the same effect as above is called a precipitation hardening alloy. The precipitation-reinforced alloy has a difference in the solubility of the solvent atom and the solute atom (second phase) constituting the alloy, respectively, depending on the temperature. As the temperature decreases, the solubility of the second phase decreases to precipitate and the metal is strengthened. There is a characteristic. Therefore, in the present invention, the magnesium alloy containing tin is improved in mechanical properties by including zinc and optionally aluminum, manganese, cerium, yttrium and gadolinium in a specific composition. The present invention will be described in more detail based on the above principles. The present invention provides a high ductility and high toughness magnet alloy comprising 1.0 to 3.5% by weight of tin (Sn) and 0.05 to 3.0% by weight of zinc (Zn), the remaining magnets (Mg) and unavoidable impurities. to provide. In the magnesium alloy according to the present invention, the tin represents a maximum solid solution of 14.5 weight ¾> at 561 ° C. in the magnesium matrix, and forms a precipitated phase of Mg 2 Sn during heat treatment, thereby exhibiting aging strengthening behavior. When tin is contained in the magnesium alloy in an amount less than 1.0% by weight, the amount of Mg 2 Sn precipitated phase formed during extrusion may be small, so that the precipitation strengthening effect may not be obtained, and thus the strength of the manufactured magnesium alloy may be reduced. In addition, when tin is included in the magnesium alloy in an amount of 3.5% by weight or more, the Mg 2 Sn precipitated phase may be excessively formed, and the size of the precipitated phase may increase, thereby reducing the ductility of the manufactured magnesium alloy. In addition, in the magnesium alloy according to the present invention, the zinc increases the precipitation strengthening effect when added to the magnesium-tin-based alloy, and also through the solid solution strengthening of the alloy It is a substance that can increase its strength. When the magnesium alloy contains less than 0.05% by weight of zinc, it is difficult to obtain an effect such as improving the strength of the alloy through precipitation strengthening and solid solution strengthening.In the case where the magnesium alloy contains more than 3.0 weight ¾ of zinc, The low solidus temperature makes it difficult to homogenize the silver at a temperature of 360 ° C or higher, which increases the fraction of Mg 2 Sn phase in the tissue. In addition, the magnet alloy according to the present invention may further include at least one metal selected from the group consisting of aluminum (A1), manganese (Mn) and rare earth metals. In the magnet alloy according to the present invention, the aluminum is preferably included in the 0.05 ~ 3.0 weight ¾ to the total weight of the magnet alloy. The aluminum is a material that can increase the precipitation strengthening effect when added to the magnet-tin alloy and also increase the strength of the alloy through solid solution strengthening. In addition, the aluminum is a material capable of improving the strength of the alloy by combining with manganese to form various kinds of dispersed particles, exhibiting the effect of strengthening the grain and fine grain size. If aluminum is contained in the magnesium alloy less than 0.05% by weight, the effects listed above are unlikely to occur.In the case where magnesium is contained in the magnesium alloy by more than 3.0% by weight, the solidus temperature of the magnesium alloy is low, which is higher than 380 ° C. It is difficult to homogenize the temperature, there is a problem that the elongation of the magnesium alloy produced is weak. Furthermore, in the magnesium alloy according to the present invention, the manganese is preferably included in the 0.05 ~ 1.5 weight ¾> relative to the total weight of the magnesium alloy. The manganese is a material capable of improving the strength and corrosion resistance of the alloy by forming various dispersion particles by combining with the above-mentioned aluminum as well as solid solution. When the amount of manganese contained in the magnesium alloy is less than 0.05% by weight, it is difficult to expect the above effects, and when the content of manganese in the magnesium alloy is 1.5% by weight or more in the magnesium alloy melted at a temperature of 750 ° C or less There is a problem that the elongation of the magnesium alloy produced by the formation of coarse manganese particles is lowered. In addition, in the magnesium alloy according to the present invention, the rare earth metal is preferably included in 0.05 to 1.5% by weight relative to the total weight of the magnesium alloy. The magnet alloy according to the present invention may further include one or more from the group containing cerium (Ce), yttrium (Y) and gadolinium (Gd) as rare earth metals. The rare earth metal (atomic size: about 180 pm) is larger than the magnet atom (atomic size: about 160 pm), and the elements (atomic size) such as tin, zinc, aluminum, and manganese having a smaller size than the magnet atom : Coexist in magnesium alloy with about 120 pm or more and 140 pm or less) to match with magnesium atom, and to create slip surface inside alloy crystal to make deformation easily during plastic processing. It is a material that shows the effect of miniaturizing the casting structure by providing a. When the magnesium alloy contains less than 0.05% by weight of the rare earth metal, the yield strength of the alloy is lowered, and there is a problem in that the hardening effect and the corrosion resistance are insufficient, and the magnesium alloy contains 1.5% by weight or more of the rare earth metal. In this case, too much intermetallic compound may cause problems of deterioration in malleability and formation. Therefore, the magnesium alloy according to the present invention significantly reduces the tensile properties by adding to the magnesium-tin alloy base at least one metal selected from the group consisting of zinc and optionally aluminum, manganese and rare earth metals in the above-mentioned composition. At the same time, the elongation can be improved to exhibit better toughness and ductility than commercial magnesium alloys. In addition, the present invention;
마그네슘 합금의 원료를 용융시키는 단계 (단계 1);  Melting the raw material of the magnesium alloy (step 1);
상기 단계 1에서 용융시킨 마그네슘 합금의 원료를 주조하는 단계 (단계 2); 상기 단계 2의 마그네슴 합금 주조물을 균질화하는 단계 (단계 3); 및 상기 단계 3에서 균질화 한 마그네슘 합금 주조물을 가공하는 단계 (단계 4); 를 포함하는 것을 특징으로 하는 고연성 및 고인성의 마그네슘 합금의 제조방법을 제공한다. 이하, 본 발명에 따른 고연성 및 고인성의 마그네슘 합금의 제조방법을 각 별로 상세히 설명한다 . 본 발명에 따른 마그네슘 합금의 제조방법에 있어서, 상기 단계 1은 마그네 슴 합금의 원료를 용융시키는 단계이다. 상기 마그네슴 합금의 원료는 1.0 ~ 3.5 중량 % 의 주석 (Sn) 및 0.05 ~ 3.0 중량 %.의 아연 (Zn), 나머지 마그네슘 및 불가피한 불순물을 포함할수 있다. 또한, 상기 마그네슴 합금의 원료는 0.05 ~ 3.0 중량 % 의 알루미늄, 0.05 ~ 1.5 중량 % 의 망간, 0.05 ~ 1.5 중량 % 의 회토류 금속을 포함하는 군으로부터 선택 되는 1종 이상의 금속을 더 포함할수 있다. 상기 희토류 금속으로는 세륨 (Ce), 이트륨 (Y) 및 가돌리늄 (Gd)를 포함하는 군으로부터 1종 이상을 선택하여 사용할 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. 본 발명에 따른 마그네슘 합금의 제조방법에 있어서, 상기 마그네슘 합금 원 료에 포함되는 주석, 아연, 알루미늄, 망간 및 희토류 금속들을 첨가함으로써 얻을 수 있는 효과 및 상기 금속돌의 조성을 제한한 이유는 이미 상기에서 언급하였으므 로, 설명을 생략한다. 본 발병에 따른 마그네슴 합금의 제조방법에 있어서, 상기 마그네슘 합금 원 료는 각각의 순금속 또는 상기 금속들의 조합으로 구성된 합금을 사용될 수 있으 나, 상기에서 언급한 마그네슘 합금의 조성을 용이하게 조절할 수 있는 방법이라면 이에 제한되지 않는다. 또한, 본 발명에 따른 마그네슘 합금의 제조방법에 있어서, 상기 단계 2는 상기 단계 1에서 용융시킨 마그네슴 합금 원료를 주조하는 단계이다. 상기 단계 1에서 용융시킨 마그네슘 합금 원료, 즉 마그네슘 합금 용탕은 650 V 이상 ~ 750 °C 이하의 온도범위에서 주조하는 것이 바람직하다. 상기 마그 네슘 합금 용탕의 온도가 650 °C 미만일 경우에는 용탕의 유동도가 낮아 주조가 어 려운 문제가 있고, 상기 마그네슘 합금 용탕의 온도가 750 °C를 초과하는 경우에는 상기 용탕이 급격하게 산화되어 생성된 산화물, 즉 불순물이 주조시 함께 흔입될 수 있는 문제가 있다. 또한, 상기 단계 2의 주조는 중력주조, 연속주조, 사형주조 가압주조 등을 사용할 수 있으나, 당업계에서 통상적으로 사용하는 방법이라면 이에 제한되지 않 는다. 나아가, 상기 단계 2의 마그네슘 합금 용탕은 주조를 통해 빌렛 형태를 갖는 것이 바람직하나, 용도, 당업자의 편의성에 따라 다양한 형태로 주조될 수 있으며, 이에 제한되지 않는다. 나아가, 본 발명에 따른 마그네슴 합금.의 제조방법에 있어서, 상기 단계 3은 상기 단계 2의 마그네슴 합금 주조물을 균질화하는 단계이다. 상기 균질화를 통해 주조시 발생하는 합금원소의 편석으로 인한 불균질한 조 직을 개선하고 마그네슘 합금의 고온 가공성 및 기계적 특성을 향상시킬 수 있다. 상기 마그네슘 합금 주조물의 균질화는 400 °C 이상 ~ 550 °C 이하의 은도범 위에서 0.5 시간 이 ~ 96 시간 이하 동안 열처리를 수행한 후, 넁각하는 공정을 통해 수행될 수 있다. 상기 마그네슘 합금 주조물의 균질화가 400 °C 미만에서 수 행되는 경우에는 마그네슴 매트릭스에 용해되는 주석의 함량이 적어 고온의 소성가 공시 동적 석출에 의한 합금의 강화효과가 크지 않은 문제가 있고, 주조 편석부에 생성된 조대한 Mg2Sn 상이 열처리 과정에서 층분히 제거되지 않아 제조되는 마그네 슴 합금의 연성이 저하될 수 있는 문제가 있다. 또한 상기 마그네슘 합금 주조물 의 균질화가 550 °C를 초과하는 온도에서 수행되는 경우에는 마그네슘 합금의 고상 선 온도에 비해 열처리 온도가 높아 마그네슴 합금 주조물의 부분적인 용해가 발생 하여 가공재의 조직이 불균일해지는 문제가 있다. 또한, 마그네슘 합금 주조물의 균질화가 상기의 온도 범위에서 0.5 시간 미 만으로 수행되는 경우에는 열처리 효과가 충분하지 않은 문제가 있고, 마그네슘 합 금 주조물의 균질화가 상기의 온도 범위에서 96 시간을 초과하여 수행되는 경우에 는 수행시간 대비 효과의 상승 폭이 크지 않아 경제적이지 않은 문제가 있다. 마그네슴 합금 균질화에 있어서, 상기 방법으로 마그네슴 합금 주조물은 열 처리 후, 수넁 시키는 것이 바람직하나 넁각 시간이 길어 넁각과정에서 조대한Casting the raw material of the magnesium alloy melted in step 1 (step 2); Homogenizing the molten alloy casting of step 2 (step 3); And processing the magnesium alloy casting homogenized in step 3 (step 4); It provides a method for producing a high ductility and high toughness magnesium alloy comprising a. Hereinafter, a method for producing a high ductility and high toughness magnesium alloy according to the present invention Explain in detail. In the method of manufacturing a magnesium alloy according to the present invention, the step 1 is a step of melting the raw material of the magnet alloy. The raw material of the magnet alloy may include 1.0 to 3.5% by weight of tin (Sn) and 0.05 to 3.0% by weight of zinc (Zn), the remaining magnesium and inevitable impurities. In addition, the raw material of the magnet alloy may further include at least one metal selected from the group consisting of 0.05 to 3.0 wt% aluminum, 0.05 to 1.5 wt% manganese, 0.05 to 1.5 wt% rare earth metal. . The rare earth metal may be selected from one or more selected from the group consisting of cerium (Ce), yttrium (Y), and gadolinium (Gd), but is not limited thereto. In the method for producing a magnesium alloy according to the present invention, the effect obtained by adding tin, zinc, aluminum, manganese and rare earth metals contained in the magnesium alloy raw material and the reason for limiting the composition of the metal stones have already been described above. As mentioned, the description is omitted. In the method of manufacturing a magnesium alloy according to the present invention, the magnesium alloy raw material may be used an alloy composed of each pure metal or a combination of the metals, a method that can easily control the composition of the magnesium alloy mentioned above If not limited to this. In addition, in the method for producing a magnesium alloy according to the present invention, the step 2 is a step of casting the magnesium alloy raw material melted in the step 1. Magnesium alloy raw material, that is, the molten magnesium alloy melted in the step 1 is preferably cast at a temperature range of 650 V or more ~ 750 ° C or less. When the temperature of the magnesium alloy melt is less than 650 ° C, there is a problem that casting is difficult due to low fluidity of the melt, and when the temperature of the magnesium alloy melt exceeds 750 ° C There is a problem that the oxide produced by rapid oxidation of the molten metal, that is, impurities may be shaken together during casting. In addition, the casting of step 2 may use gravity casting, continuous casting, sand casting press casting, etc., but is not limited thereto if it is a method commonly used in the art. Further, the molten magnesium alloy of step 2 preferably has a billet form through casting, but may be cast in various forms depending on the use and convenience of those skilled in the art, but is not limited thereto. I Further, the method of manufacturing a magnesium alloy thoracic according to the present invention. The step 3 is a step to homogenize the magnesium alloy castings of the thoracic Step 2. Through the homogenization, it is possible to improve heterogeneous organization due to segregation of alloy elements generated during casting and to improve high temperature processability and mechanical properties of magnesium alloy. The homogenization of the magnesium alloy casting may be carried out through a heat treatment after performing a heat treatment for 0.5 hours or less to 96 hours or less on a silver range of 400 ° C or more and 550 ° C or less. When the homogenization of the magnesium alloy casting is performed at less than 400 ° C, there is a problem that the content of tin dissolved in the magnet matrix is small, so that the reinforcing effect of the alloy due to dynamic precipitation during high temperature plastic working is not large. Coarse Mg 2 Sn phase generated in the heat treatment process is not removed sufficiently there is a problem that the ductility of the prepared magnesium alloy may be reduced. In addition, when the homogenization of the magnesium alloy casting is performed at a temperature exceeding 550 ° C, the heat treatment temperature is higher than that of the magnesium alloy, so that partial melting of the magnesium alloy casting occurs, resulting in uneven structure of the workpiece. There is. In addition, when the homogenization of the magnesium alloy casting is performed in less than 0.5 hours in the above temperature range, there is a problem that the heat treatment effect is not sufficient, and the homogenization of the magnesium alloy casting is performed in excess of 96 hours in the above temperature range. In this case, there is a problem in that it is not economical because the increase in the effect compared to the execution time is not large. In the magnet alloy homogenization, it is preferable to heat the magnesium alloy casting after heat treatment by the above method, but it is coarse during the process because of the long time.
Mg2Sn 상을 석출시켜, 가공시 동적석출에 의한 강화효과를 감소시키지 않는 냉각 방 법이라면 이에 제한 없이 사용할수 있다. 또한 상기 단계 3은 상기 균질화를 수행하기 전에, 급격한 온도 상승으로 인한 2차상의 국부적 융해 현상을 억제하기 위하여 250 °C 이상 ~ 350 °C 이하의 온도범위에서 선예열하는 단계를 더 포함할 수 있다. 나아가, 본 발명에 따른 마그네슘 합금의 제조방법에 있어서, 상기 단계 4는 상기 단계 3에서 균질화한마그네슘 합금 주조물을 가공하는 단계이다. 본 발명에 있어서, 상기 단계 4의 가공은 마그네슴 합금의 가공이 수월하게 이루어지게 하기 위해서, 200 °C 이상 ~ 450 °C 이하에서 선예열하는 단계를 더 포 함할 수 있다. 상기 선예열의 온도가 200 °C 미만인 경우에는, 균질화한 마그네슘 합금 주조물의 가공시 과도한 압출력이 소요되어 가공이 수월하게 이루어지지 않는 문제가 있고, 선예열의 온도가 450 °C를 초과하는 경우에는, 균질화한 마그네슴 합 금 주조물의 가공시 고온으로 인해 마그네슘 합금의 결정이 성장하여 제조되는 마 그네슘 합금의 강도가 저하되는 문제가 있다. 또한, 상기 가공은 통상적으로 압출을 사용할 수 있으나, 용도 또는 당업자 의 목적에 따라 다양한 방법을 사용할 수 있다. 상기 마그네슴 합금 주조물의 가공시 압출을 사용하는 경우에는 예를 들면ᅳ 직접압출, 간접압출 및 연속압출 등을 이용할 수 있으나 이 또한 용도 또는 당업 자의 목적에 따라 제한없이 사용할 수 있다. 나아가, 본 발명에 따른 마그네슘 합금의 제조방법은 상기 단계 4 이후에 시 효처리하는 단계를 더 포함할 수 있다. 상기 시효처리는 용매원자 내에 포함되어 있는 용질원자, 예를 들면, 마그네 슘 원자 내에 포함되어 있는 마그네슘 이외의 합금 원소들이 결정립계 또는 전위에 석출되면서 전위의 이동을 억제하여 제조되는 마그네슴 합금의 강도를 더욱 증가시 킬 수 있는 방법이다. 본 발명에 따른 마그네슘 합금의 제조방법에 있어서, 상기 시효처리는 150 °C 이상 ~ 250 °C 이하의 온도범위에서 1 시간 이상 ~ 360 시간 이하 동안 수행되 는 것이 바람직하다. 상기 시효처리가 150 °C 미만에서 수행되는 경우에는 마그네 슘 합금이 최대강도에 도달하기까지 걸리는 시간이 길어 경제적이지 않은 문제가 있고, .상기 시효처리가 250 °C를 초과하는 온도에서 수행되는 경우에는 마그네슘 합금이 최대강도에 도달하기까지 걸리는 시간은 단축될 수 있으나, 고온으로 인해 석출상의 크기가 커지므로 제조되는 마그네슴 합금의 강도가 낮아지는 문제가 있 다. 또한, 시효처리가 상기의 온도범위에서 1 시간 미만으로 수행될 경우에는 시 효처리 효과가 층분하지 않은 문제가 있고, 360 시간을 초과하여 수행되는 경우에 는 효과 대비 경제적이지 않은 문제가 있다. 따라서, 본 발명의 따른 마그네슘 합금은 주석을 포함하는 마그네슘 합금에 아연과 선택적으로 알루미늄, 망간 및 희토류 금속으로 이루어진 군으로부터 1종 이상을 선택하여 상기에서 언급한 조성으로 첨가되어 종래 주석을 포함하는 마그네 슘 합금 또는 상용 마그네슴 합금보다 연성 및 인성이 뛰어난 특징이 있다. If the cooling method that precipitates the Mg 2 Sn phase, and does not reduce the strengthening effect by dynamic precipitation during processing can be used without limitation. In addition, the step 3 may further include a pre-heating step in the temperature range of more than 250 ° C ~ 350 ° C in order to suppress the local melting phenomenon of the secondary phase due to the rapid temperature rise before performing the homogenization. . Furthermore, in the method of manufacturing a magnesium alloy according to the present invention, step 4 is a step of processing the magnesium alloy casting homogenized in step 3. In the present invention, the processing of step 4 may further include a step of preheating at 200 ° C ~ 450 ° C or less in order to facilitate the processing of the magnet alloy. When the temperature of the preheat is less than 200 ° C, there is a problem that excessive extrusion force is required during processing of the homogenized magnesium alloy casting, so that processing is not easily performed, and when the temperature of the preheat exceeds 450 ° C, There is a problem that the strength of the magnesium alloy produced by growing the crystal of the magnesium alloy due to the high temperature during processing of the homogenized magnesium alloy casting is reduced. In addition, the processing may be conventionally used extrusion, it may be used a variety of methods depending on the purpose or the purpose of those skilled in the art. In the case of using the extrusion during the processing of the cast alloy alloy, for example, direct extrusion, indirect extrusion and continuous extrusion may be used, but this can also be used without limitation depending on the purpose or the purpose of the skilled person. Furthermore, the method for producing a magnesium alloy according to the present invention may further comprise the step of aging after step 4 above. The aging treatment is a solute atom contained in a solvent atom, for example, magnesite As alloy elements other than magnesium contained in the calcium atom are precipitated at grain boundaries or dislocations, it is possible to further increase the strength of the magnet alloy manufactured by suppressing dislocation movement. In the method for producing a magnesium alloy according to the present invention, the aging treatment is preferably carried out for more than 1 hour ~ 360 hours in the temperature range of 150 ° C or more ~ 250 ° C or less. When the aging treatment is performed at less than 150 ° C, it takes a long time for the magnesium alloy to reach the maximum strength, which is not economical. When the aging treatment is performed at a temperature exceeding 250 ° C. In this case, the time required for the magnesium alloy to reach the maximum strength may be shortened. However, since the size of the precipitated phase is increased due to high temperature, there is a problem in that the strength of the manufactured magnesium alloy is lowered. In addition, when the aging treatment is performed for less than 1 hour in the above temperature range, there is a problem that the aging treatment effect is not sufficient, and when performed for more than 360 hours, there is a problem that is not economical compared to the effect. Therefore, the magnesium alloy according to the present invention is selected from the group consisting of zinc and optionally aluminum, manganese, and rare earth metals in the magnesium alloy containing tin, and added to the above-mentioned composition, and thus containing a magnesium containing conventional tin. It is characterized by superior ductility and toughness than calcium or commercial magnet alloys.
【발명의 실시를 위한 형태】 [Form for implementation of invention]
이하, 본 발명의 실시예를 통해 더욱 상세히 설명한다. 단 하기 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐, 본 발명의 내용이 하기 실시예에 의해 한정되는 것은 아 니다.  Hereinafter, the embodiment of the present invention will be described in more detail. However, the following examples are merely to illustrate the invention, but the content of the present invention is not limited by the following examples.
<실시예 1 ~ 11> 마그네슘 합금 압출재의 제조 1 ~ 11 <Examples 1 to 11> Preparation of the magnesium alloy extruded material 1 to 11
단계 1. 마그네슴 합금의 워료의 용융  Step 1. Melting of the Worl of the Magnesium Alloy
순 ¾(99.9 중량>), 순 Sn(99.9 중량 %), 순 Zn(99.995 증량%) , 순 AK99.9 중량 %), Mg-Mn 모합금 (Mn:3.17 중량 )), 순 Ce(99.9 중량)), 순 Y(99.9 중량 ¾) 및 순 Gd(99.9 중량 %)를 사용하여, 하기 표 2의 조성으로 마그네슘 합금을 고주파 유 도 용해로를 이용하여 흑연 도가니 내에서 용해하였다. 상기 용융시킨 마그네슘 합 금 (용탕) 상부에 SF6와 C02의 흔합가스를 도포하여 대기와의 접촉을 차단하여 산화 를 방지하였다. Net ¾ (99.9 weight>), net Sn (99.9 weight%), net Zn (99.995 weight%), net AK99.9 weight%), Mg-Mn master alloy (Mn: 3.17 weight)), net Ce (99.9 weight) )), Using pure Y (99.9 weight ¾) and net Gd (99.9 weight%), the high-frequency It was dissolved in a graphite crucible using a furnace. A mixed gas of SF 6 and CO 2 was applied to the molten magnesium alloy (mold) to block the contact with the atmosphere to prevent oxidation.
【표 2】 Table 2
단계 2. 마그네슴 합금의 주조  Step 2. Casting of Magnesium Alloy
상기 단계 1에서 용해한 마그네슘 합금 용탕을 700 °C에서 10 분간 유지하 고, 200 °C로 예열된 스틸 몰드를 이용해 직경 80 mm, 길이 200 隨의 빌렛을 제조 하였다. 단계 3. 균짐화 시키는 단계 The molten magnesium alloy melted in step 1 was maintained at 700 ° C. for 10 minutes, and a billet having a diameter of 80 mm and a length of 200 mm was prepared using a steel mold preheated to 200 ° C. Step 3. Leveling
상기 단계 2에서 제조된 빌렛을 불활성 분위기에서 330 °C에서 2 시간 동안 선예열시킨 후 1 °C/min의 속도로 승온시켜 500 °C에서 4 시간 동안 열처리를 하여 균질화 시켰다. 또한, 빌렛의 넁각 과정에서 발생할 수 있는 조대한 석출상의 생성 을 억제하기 위해 상기 열처리 후 상온의 물로 수냉처리하였다. 단계 4. 가공하는 단계 상기 마그네슘 합금을 가공하기 위해 간접압출기 (최대압출력: 500 tonf)를 이용하여 16 議인 봉상으로 압출하여 마그네슘 합금 압출재를 제조하였다 (압출조 건: 빌렛 및 다이온도 250 °C, 압출비 25, 램속도 1.3匪 /s). The billet prepared in step 2 was preheated at 330 ° C. for 2 hours in an inert atmosphere and then heated at a rate of 1 ° C./min for heat treatment at 500 ° C. for 4 hours for homogenization. In addition, in order to suppress the formation of coarse precipitated phase that may occur during the billet wetting process, water treatment was performed with water at room temperature after the heat treatment. Step 4. Processing Step In order to process the magnesium alloy, a magnesium alloy extruded material was manufactured by extruding a rod of 16 kW using an indirect extruder (maximum pressure output: 500 tonf) (extrusion tank: billet and die temperature 250 °). C, extrusion ratio 25, ram speed 1.3 kW / s).
<실시예 12>마그네슴 합금 압출재의 제조 12 상기 실시예 2에서 제조된 마그네슘 합금 압출재를 200 °C에서 144 시간 동 안 시효처리를 더 수행한 것을 제외하고는 실시예 2와 동일한 방법으로 마그네슘 합금 압출재를 제조하였다. Example 12 Preparation of Magnesium Alloy Extruded Material 12 A magnesium alloy extruded material was manufactured in the same manner as in Example 2, except that the magnesium alloy extruded material prepared in Example 2 was further aged at 200 ° C. for 144 hours.
<비교예 1 8>마그네슘 합금 압출재의 제조 13 ~ 20 Comparative Example 1 8 Preparation of Magnesium Alloy Extrusion Material 13-20
상기 실시예 1 중 상기 단계 1의 마그네슴 합금 조성을 하기의 표 3으로 한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 마그네슴 합금 압출재를 제조하였다.  A magnesium alloy extruded material was manufactured in the same manner as in Example 1 except that the magnet alloy composition of Step 1 of Example 1 was set as Table 3 below.
【표 3] [Table 3]
<실험예 1> 미세조직 분석 Experimental Example 1 Microstructure Analysis
본 발명에 따른 마그네슴 합금의 미세조직을 분석하기 위해, 전자 후방 산란 회절 (EBSD, electron back scattered diffraction) 및 투과전자현미경 (TEM, Transmission electron microscope)을 이용하여 분석하였고 그 결과를 도 1 ~ 도 4 에 나타내었다.  In order to analyze the microstructure of the magnet alloy according to the present invention, an electron back scattered diffraction (EBSD) and a transmission electron microscope (TEM) were analyzed using a transmission electron microscope (TEM). 4 is shown.
도 1 ~ 도 3을 참조하면 , 본 발명에 따른 마그네슘 합금은 등방성 미세조직 을 보이며, 기저면이 압출방향과 평행하게 배열되어 있고, 평균 결정립 크기가 평 균 23.7 μια 인 것을 확인할 수 있다.  1 to 3, the magnesium alloy according to the present invention shows an isotropic microstructure, the base surface is arranged parallel to the extrusion direction, it can be seen that the average grain size is 23.7 μια average.
또한, 도 4를 참조하면, 본 발명에 따른 마그네슘 합금 압출재는 결정립계 및 결정립 내부에 약 50 ~ 500 nm 크기의 미세한 상이 분산되어 있는 것을 확인할 수 있다.  In addition, referring to Figure 4, the magnesium alloy extruded material according to the present invention can be seen that the fine phase of about 50 ~ 500 nm size is dispersed in the grain boundary and the grain.
따라서, 도 4의 결과로부터, 상기 마그네슘 합금 압출재의 결정립계 및 결정 립 내부에 분산된 미세한 상은 마그네슘 합금의 압출과정에서 동적석출에 의해 형 성된 Mg2Sn 상으로서, 제조되는 마그네슘 합금의 석출강화 효과를 가져온다는 것을 판단할 수 있다. <실험예 2> 기계적 특성 평가 Therefore, from the results of FIG. 4, the grain boundary of the magnesium alloy extruded material and the fine phase dispersed in the grain are Mg 2 Sn phase formed by dynamic precipitation during the extrusion process of the magnesium alloy, and the precipitation strengthening effect of the magnesium alloy produced is You can judge that you bring. Experimental Example 2 Mechanical Property Evaluation
본 발명에 따른 마그네슘 합금의 인장특성을 평가하기 위하여, 게이지 길이 25 mm, 게이지 직경 6 誦인 봉상 시편을 제조하여 상온인장시험기 (INSTR0N 4206)을 이용하여 1X10—3 s— 1 의 변형율 속도로 인장특성을 시험하였고 그 결과를 하기 표 4 및 도 5에 나타내었다 (도 5: 실시예 1 ~ 11 ; 비교예 1 ~ 8; 상용 AZ31 압출재; 상 용 AZ80 압출재). In order to evaluate the tensile properties of the magnesium alloy according to the present invention, a rod-shaped specimen having a gauge length of 25 mm and a gauge diameter of 6 제조 was prepared, and was tensioned at a strain rate of 1 × 10 − 3 s — 1 using an room temperature tensile tester (INSTR0N 4206). The properties were tested and the results are shown in Tables 4 and 5 below (FIG. 5: Examples 1-11; Comparative Examples 1-8; Commercial AZ31 Extruder; Commercial AZ80 Extruder).
일반적으로 금속재료는 연신율이 커지면 인장강도가 작아지고, 인장강도가 커지면 연신율이 작아지는 경향이 있다. 이러한 상반된 경향을 보이는 인장.강도와 연신율을 서로 곱한 값인 인장강도 ·연신율 (i · ) 값은 금속재료가 가지는 인장특 성을 강도 및 연성의 두 가지 관점에서 비교할 수 있는 값으로서 , 상기 인장강도ᅳ 연신율 값이 클수록 우수한 인장특성을 가지는 것으로 판단할 수 있으며, 상기 값 은 금속재료가 파단동안에 흡수할 수 있는 에너지양과 비례하므로 그 값이 클수록 우수한 인성을 가지는 것으로 판단할수 있다.  In general, a metal material tends to have a lower tensile strength as the elongation increases, and a lower elongation as the tensile strength increases. Tensile strength and elongation (i ·), which are values obtained by multiplying tensile strength and elongation, which are the opposite tendencies, are values that can compare tensile properties of metal materials in terms of strength and ductility. It can be determined that the greater the elongation value, the better the tensile property. The value is proportional to the amount of energy absorbed by the metal material during fracture, so the larger the elongation value, the greater the elongation value.
【표 4】 Table 4
상기 표 4를 참조하면, 본 발명에 따른 마그네슘 합금은 종래 기계적 특성을 향상시킨 상용 마그네슴 합금에 비해 강도가 크게 저하되지 않으면서, 연신율이 24 % 이상으로 향상된 것을 알수 있다. ' Referring to Table 4, the magnesium alloy according to the present invention has conventional mechanical properties It can be seen that the elongation is improved to 24% or more without significantly lowering the strength compared to the commercially available magnesium alloy. '
따라서 , 본 발명에 따른 마그네슴 합금은 6000 · % 이상의 인장강도ᅳ연신 율 값을 나타내어, 인장강도 ·연신율 값이 4000 MPa · % 이하를 나타내는 상용 마그 네슘 합금 (표 1)과 인장강도 ·연신율 값이 5500 - % 이하를 나타내는 상기 비교 예 1 ~ 8의 마그네슴 합금에 비하여 강도와 연성의 조합이 우수하여 인성이 향상된 것을 알 수 있다.  Therefore, the magnesium alloy according to the present invention exhibits a tensile strength and elongation value of 6000 ·% or more, and a commercial magnesium alloy (Table 1) and a tensile strength and elongation value of which the tensile strength and elongation values are 4000 MPa ·% or less. It can be seen that the combination of strength and ductility is superior to that of the magnet alloys of Comparative Examples 1 to 8 showing 5500-% or less and the toughness is improved.
상기의 결과로부터, 본 발명에 따른 마그네슘 합금은 종래의 마그네슘 합금 에 비해 강도가 크게 저하되지 않고 연성 및 인성이 우수하므로 수송기기 분야 등 산업 전반에 부품의 경량화에 적용될 수 있다는 것을 알수 있다.  From the above results, it can be seen that the magnesium alloy according to the present invention can be applied to the weight reduction of parts throughout the industry, such as in the field of transport equipment because the superior strength and toughness is not significantly reduced compared to the conventional magnesium alloy.

Claims

【청구의 범위】 【청구항 1】 [Range of claims] [claim 1]
1.0 - 3.5 중량 % 의 주석 (Sn), 0.05 ~ 3.0 중량 % 의 아연 (Zn), 나머지 마그 네슘 (Mg) 및 불가피한 불순물을 포함하는 것을 특징으로 하는 고연성 및 고인성의 마그네슴 합금.  A high ductility and toughness magnet alloy comprising 1.0-3.5 wt% tin (Sn), 0.05-3.0 wt% zinc (Zn), remaining magnesium (Mg) and unavoidable impurities.
【청구항 2] [Claim 2]
제 1항에 있어세 상기 마그네슴 합금은 알루미늄 (A1), 망간 (Mn) 및 희토류 금속을 포함하는 군으로부터 선택되는 1종 이상을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 고연성 및 고인성의 마그네슴 합금.  The magnet alloy of claim 1, wherein the magnet alloy further comprises at least one member selected from the group consisting of aluminum (A1), manganese (Mn), and rare earth metals.
[청구항 3】 [Claim 3]
제 2항에 있어서, 상기 알루미늄은 0.05 ~ 3.0 증량 %로 포함되는 것을 특징 으로 하는 고연성 및 고인성의 마그네슘 합금.  The high ductility and high toughness magnesium alloy of claim 2, wherein the aluminum is included in an amount of 0.05 to 3.0% by weight.
【청구항 4] [Claim 4]
제 2항에 있어서, 상기 망간은 0.05 ~ 1.5 중량 %로 포함되는 것을 특징으로 하는 고연성 및 고인성의 마그네슘 합금.  The high ductility and high toughness magnesium alloy of claim 2, wherein the manganese is contained in an amount of 0.05 to 1.5 wt%.
【청구항 5】 [Claim 5]
제 2항에 있어서, 상기 희토류 금속은 0.05 ~ 1.5중량 %로 포함되는 것을 특징으로 하는 고연성 및 고인성의 마그네슘 합금.  The high ductility and toughness magnesium alloy of claim 2, wherein the rare earth metal is contained in an amount of 0.05 wt% to 1.5 wt%.
【청구항 6] [Claim 6]
제 2항에 있어서, 상기 회토류 금속은 세륨 (Ce), 이트륨 (Y) 및 가돌리늄 (Gd) 를 포함하는 군으로부터 선택되는 1종 이상인 것을 특징으로 하는 고연성 및 고인 '성의 마그네슴 합금. The method of claim 2, wherein the time-earth metals are cerium (Ce), yttrium (Y) and the high ductility and dead, characterized in that at least one member selected from the group consisting of gadolinium (Gd) 'castle magnesium alloy deer.
【청구항 7】 [Claim 7]
마그네슘 합금의 원료를 용융시키는 단계 (단계 1);  Melting the raw material of the magnesium alloy (step 1);
상기 단계 1에서 용융시킨 마그네슴 합금의 원료를 주조하는 단계 (단계 2); 상기 단계 2의 마그네슴 합금 주조물을 균질화하는 단계 (단계 3); 및 상기 단계 3에서 균질화 한 마그네슴 합금 주조물을 가공하는 단계 (단계 4); 를 포함하는 것을 특징으로 하는 고연성 및 고인성의 마그네슴 합금의 제조방법. Casting the raw material of the magnesium alloy melted in step 1 (step 2); Homogenizing the molten alloy casting of step 2 (step 3); And Processing the homogenized magnesium alloy casting in step 3 (step 4); Method of producing a high ductility and high toughness magnesium alloy comprising a.
【청구항 8】 [Claim 8]
제 7항에 있어서 , 상기 단계 1의 마그네슘 합금의 원료는 1.0 - 3.5 중량 % 의 주석 (Sn), 0.05 ~ 3.0 중량 % 의 아연 (Zn), 나머지 마그네슘 (Mg) 및 불가피한 불 순물을 포함하는 것을 특징으로 하는 고연성 및 고인성의 마그네슘 합금.  According to claim 7, wherein the raw material of the magnesium alloy of step 1 comprises 1.0 to 3.5% by weight of tin (Sn), 0.05 to 3.0% by weight of zinc (Zn), the remaining magnesium (Mg) and unavoidable impurities Characterized by high ductility and high toughness magnesium alloy.
【청구항 9] [Claim 9]
제 7항에 있어서, 상기 단계 1의 마그네슘 합금의 원료는 0.05 3.0 중량 ¾ 의 알루미늄 (A1); 0.05 ~ 1.5중량 % 의 망간 (Mn); 및 0.05 ~ 1.5중량 % 희토류 금 속을 포함하는 군으로부터 선택되는 1종 이상을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 고연성 및 고인성의 마그네슘 합금의 제조방법.  According to claim 7, wherein the raw material of the magnesium alloy of step 1 is 0.05 3.0 weight ¾ aluminum (A1); 0.05-1.5% by weight manganese (Mn); And 0.05 to 1.5% by weight of rare earth metal, the method of producing a high ductility and high toughness magnesium alloy, characterized in that it further comprises.
【청구항 10】 [Claim 10]
제 9항에 있어서, 상기 회토류 금속은 세륨 (Ce), 이트륨 (Y) 및 가돌리늄 (Gd) 를 포함하는 군으로부터 선택되는 1종 이상인 것을 특징으로 하는 고연성 및 고인 성의 마그네슘 합금의 제조방법.  10. The method of claim 9, wherein the rare earth metal is at least one member selected from the group consisting of cerium (Ce), yttrium (Y), and gadolinium (Gd).
【청구항 Π] [Claim claim Π]
제 7항에 있어서, 상기 단계 2의 주조하는 단계는 650 °C 이상 ~ 750 °C 이 하의 온도범위에서 수행되는 것을 특징으로 하는 고연성 및 고인성의 마그네슘 합 금의 제조방법. The method of claim 7, further comprising: casting method for manufacturing a high ductility and gold deceased Castle magnesium, characterized in that the sum is performed in the temperature range under more than 650 ° C ~ 750 ° C in step 2.
【청구항 12】 [Claim 12]
제 7항에 있어서, 상기 단계 3의 균질화하는 단계는 400 °C 이상 550 °C 이하의 온도범위에서 0.5 시간 이상 ~ 96 시간 이하 동안에 열처리 공정을 수행한 후, 넁각시키는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 고연성 및 고인성의 마그네슘 합금의 제조방법 . According to claim 7, wherein the step of homogenizing the step 3 after performing the heat treatment process for more than 0.5 hours ~ 96 hours in the temperature range of 400 ° C or more and 550 ° C or less, characterized in that it comprises a step of embossing Method for producing high ductility and high toughness magnesium alloy.
【청구항 13] [Claim 13]
제 12항에 있어서 , 상기 단계 3의 균질화하는 단계는 250 °C 이상 ~ 350 °C 이하의 온도범위에서 선예열 후 수행되는 것을 특징으로 하는 고연성 및 고인성의 마그네슴 합금의 제조방법 . The method of claim 12, wherein the homogenizing of the step 3 is 250 ° C. or more ~ 350 ° C. Method for producing a high ductility and toughness of the magnet alloy, characterized in that carried out after preheating in the temperature range below.
【청구항 14】 [Claim 14]
제 7항에 있어서, 상기 단계 4의 가공하는 단계는 200 °C 이상 ~ 450 X: 이 하의 온도범위에서 선예열 후 수행되는 것을 특징으로 하는 고연성 및 고인성의 마 그네슘 합금의 제조방법. 8. The method of claim 7, wherein the processing of step 4 is performed after preheating in a temperature range of 200 ° C. or higher and 450 ×: or lower. 9.
【청구항 15】 [Claim 15]
제 7항에 있어서 , 상기 고연성 및 고인성의 마그네슘 합금의 제조방법은 상 기 단계 4 이후에 시효처리하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 고연성 및 고인성의 마그네슴 합금의 제조방법.  The method of claim 7, wherein the manufacturing method of the high ductility and high toughness magnesium alloy further comprises aging after the step 4.
【청구항 16】 [Claim 16]
' 제 15항에 있어서, 상기 시효처리하는 단계는 150 °C 이상 ~ 250 °C 이하의 온도범위에서 1 시간 이상 ~ 360 시간 이하 동안 수행되는 것을 특징으로 하는 고 연성 및 고인성의 마그네슘 합금의 제조방법. '16. The method of claim 15, wherein the method for manufacturing a high ductility and deceased magnesium alloy Castle, characterized in that is carried out for over an hour at a temperature range between 150 ° C ~ 250 ° C ~ 360 hours or shorter for processing the aging .
【청구항 17】 [Claim 17]
제 7항 내지 제 16항 중 어느 한 항의 방법으로 제조되는 고연성 및 고인성 의 마그네슘 합금.  A high ductility and toughness magnesium alloy prepared by the method of any one of claims 7 to 16.
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