일반기술

고온 알루미늄 합금개발

Al-Fe계 고온용 Al 자체 개발합금인 Al-Fe-V-Si-Ti, Al-Fe-V-Si-Ti-W, Al-Fe- V-Si-W 세 합금 모두 기존 고온 Al 합금중 가장 물성이 우수한 Al8009 합금보다 상온 및 고온 기계적 성질이 우수하다. 특히 세 합금중 Al-Fe-V-Si-Ti-W 합금이 가장 우수한 상온 및 고온 기계적 성질을 보였으며, Al8009 합금보다는 약 100MPa 정도가 향상된 상온 인장강도를 나타내었다. 개발 합금의 미세조직을 관찰한 결과 미세한 Al12(Fe,V)3Si 분상상이 조직내에 균일하게 분포하여 강화상으로 작용하였으며, Al-Fe-V-Si-Ti-W 합금의 경우 분산상의 크기가 세 합금 중 가장 미세하여 우수한 기계적 성질을 보였다. 또한 고온 노출후 Al-Fe-V-Si-Ti-W 합금의 분산상의 조대화 정도가 가장 낮아 이 합금의 고온 물성이 가장 뛰어났다. 따라서 합금원소 Ti 첨가로 인한 분산상의 미세화와 W에 의한 분산상의 열적 안정성의 향상으로 인하여 Al-Fe-V-Si-Ti-W 합금의 상온 및 고온 물성이 뛰어난 것으로 분석되었다. 아울러 기존의 고온용 알루미늄 합금의 제조시 급냉응고를 이용한 경우 as-cast 미세조직 중에서 미세한 Zone A의 미세조직을 갖는 재료를 압출 등의 2차 성형공정을 거치는 것이 우수한 물성을 얻기 위한 방법으로 제시되었으나, 본 연구결과 오히려 zone A 미세조직의 재료보다는 zone A + zone B 미세조직을 갖는 재료를 이용하여 2차 성형하였을 경우 보다 우수한 물성을 보이고 있어, 고온용 알루미늄 합금계에서는 가장 우수한 물성을 보이는 특정한 분말 크기 혹은 리본의 두께가 있음을 알 수 있었다. 또한, 본연구에서 개발된 Al-Si계 합금인 Al-Si-Fe-Ti와 Al-Si-Fe-V 합금은 미세한 Si입자와 δ상(AlFeSi 화합물)이 미세조직내에 균일하게 분포하여 내마모성을 향상시켰으며 Ti이 첨가된 합금의 경우는 ceramic이 첨가된 Showa 제품과 같은 정도의 우수한 내마모성을 보였다.