일반기술

자동차 부품용 A356 Al-SiCp 복합재료 인고트 제조기술

최근 항공기, 자동차, 고속전철, 선박 등 수송기기 관련산업분야에서는 구조용 소재,부품등으로 실제 사용될 수 있는 첨단 신소재의 개발이 크게 요구되고 있다. 이러한 신소재 중에서 기존철강 및 비철재료에 비해 경량이면서 고강도이고, 내모성, 고온특성, 피로특성 등이 우수한 SiC 강화Al 합금 복합재료(Al-SiC composite)의 개발에 촛점이 맞추어지고 있다. 이 중 입자 강화 복합재료의 경우에는 가장 경제적인 제조방법인 compo-casting방법을 통해서도 분말야금방법에서와 같이 강화재 입자의 균일한 분산을 얻는 것이 가능하며, 주조과정 중 SiC 입자/기지 사이의 계면성질을 좋게 하고 용탕의 유동성을 향상시키기 위하여 A356 Al 합금과 같이 Si을 다량 함유하는 Al-Si계 합금을 기지금속으로 사용하는 것이 일반적이다. 또한 이 compo-casting을 사용하면 near-net-shape의 복합재료 부품을 직접 주조할 수 있어 cost-effective하게 자동차 부품 등에 적용되고 있다. 그러나 그 부품을 만드는 소재, 즉 인고트(ingot)는 현재까지 국내에서 개발되지 않아 Duralcan사 등 외국에서 수입해야 하므로 이의 국산화 개발이 시급한 실정이다. 본 연구에서는 brake roter, brake disk, connecting rod 등에 이용될 수 있는 A356 Al-SiCp 복합재료 인고트를 주조방법으로 제조하는 방법을 개발하고, 그 제조공정을 확립하고자 하였다. 이를 위하여 진공 compo-caster를 제작하고, 이를 사용하여 A356 Al-SiCp 복합재료를 제조하였으며, 복합재료의 물성 향상을 위한 조직제어 및 제조공정조건을 도출하였다. 진공 compo-casting법을 사용한 이유는 균일한 기지조직, 강화재의 균일한 분포, 기공 등 주조결함의 제거 등의 이점이 있기 때문이며, 이를 일반 compo-casting 경우 및 외국에서 제조한 상용 인고트들과 비교하였다. 이와 같이 서로 다른 제조조건으로 제조된 인고트들로부터 강화재의 분포상태, 주조결함의 발생정도 등을 비교 분석하고, 이를 토대로 최종 미세조직에 영향을 미치는 제조공정인자를 조사함으로써 제조공정변수들을 최적화하였다.