일반기술

알루미늄 합금 및 금속기지 복합재료의 기계적 특성 평가를 위한 새로운 실험적 분석법

오늘날 주로 반용융 주조 (Semi-solid die casting)용으로 사용되는 합금들은 A356과 A357같은 소수의 주조용 합금들로 한정되어 있다. 이러한 합금들은 반용융 주조용으로 아주 적합하다고 알려져 있으나, 신기술의 보급은 특정한 기계적 성질을 가진 새로운 합금들에 대한 관심을 고조시키고 있다. 앞서 기술한 합금으로부터 높은 강도와 신장율 (elongation) 외에도 내마모성, 높은 탄성 계수, 전기 분해 특성 또는 값 비싼 열처리를 하지 않고도 높은 강도와 신장율을 얻을 수 있어야 한다. 이러한 필요 사양들은 오직 하나의 합금이나 합금계열에 의해서 충족될 수 없으며, 특정한 용도에 적합한 마춤 합금 (tailored alloy)의 개발에 의해서 해결될 수 있다. 대부분의 일반적인 합금들은 주조 (주조용 합금)나 단조 (전신계 합금) 공정에 적합하도록 최적화되어 있다. 현재까지 기본적인 공정 변수들의 영향에 대해서만 보고되고 있을 뿐 반용융 주조성 평가에 대한 종합적인 연구결과는 보고되지 않고 있다. 따라서, 본 발명에서는 아공정 합금 (A356, A357), 과공정 합금 (AlSi17CuMgNi, AlSi25CuMgNi), 전신계 합금 및 금속기지 복합재료의 반용융 주조성 및 기계적 특성 평가를 위한 새로운 실험적 분석법을 제시하고자 한다.3.1 아공정 A356 및 A357 합금 두 합금 모두 반용융 주조에 매우 적합하고 테스트한 다른 합금들을 비교하기 위한 기준으로 사용될 수 있다. 테스트한 부품은 결함이 없었고 유동 프런트는 적당하게 refuse 되었다. 부품의 단면의 변화는 유동 거동에 영향을 미치지 않는 것으로 나타났다. 3.2 A356 + 16% SiCp 및 A359 + 20% SiCp 금속기지 복합재료 복합재료의 경우에도 반용융 주조성의 평가가 가능하다. A359 + 20 % SiC의 금속기지 복합재료 (MMC)의 경우에는, 기지재가 70 %의 공정을 함유하고 있지만, 많은 강화 재 (SiCp) 입자들이 전체 액상율을 거의 50 % 까지 감소시킨다.3.3 과공정 AlSi17CuMgNi 및 AlSi25CuMgNi 합금 두 합금 모두 높은 Si 함유율에도 불구하고 우수한 반용융 주조성을 가진다. Si 입자들은 반용융 주조중에 2차 고상처럼 거동하고 액상은 저융점 공정을 함유하고 있는 Cu, Mg 및 Ni로 구성되어 있다. 3.4 전신계 Al5754 및 Al2024 합금 두 합금 모두 반용융 주조가 가능하지만, 합금 Al5754의 경우에는 공정 (eutectic)의 부족과 Al2024의 경우에는 나쁜 주조성으로 인하여 고온 크랙 민감성이 상대적으로 높다. 두 합금 모두 재가열 조건에서 미세한 구상화 조직을 얻을 수 있으며, 좋은 유동성을 가진다.3.5 전신계 Al6082 및 Al7075 합금 전신계 합금 Al6082와 Al7075는 특히 고온 크랙에 민감하다. Al6082와 Al7075는 아주 복잡한 부품들을 생산하는 데 이용되어 왔지만, 유동 프런트가 용해될 때 문제가 될 것같다.