고속 고압 성형공정을 이용한 Mg-Zn-Y 합금분말의 성형거동 및 성형체의 기계적 특성

초록

최근 산업의 고도화로 인해 요구되는 부품의 특성은 초소형화, 고강도화, 경량화, 복합화 및 고기능화 등으로 다양화되고 있는 추세이다. 특히 전통부품산업 뿐 아니라 전자, 우주 항공 분야에서는 기존에 없었던 특성을 나타내는 고성능 소재의 요구가 높아가고 있어 신 개념의 소재 개발이 절실히 필요하다. 그중 Mg 합금은 경량화 목적에 가장 잘 부합 될 수 있는 소재이고, 환경친화적인 소재로 많은 연구자들의 관심을 받고 있으며, 현재 고성능 소재개발에 착안한 다양한 연구가 진행되어지고 있다. 마그네슘 합금 중 Mg-Zn-Y 3원계 합금은 높은 강도와 연신 및 낮은 마찰계수와 계면에너지를 가지는 것으로 보고되고 있으며, 이러한 물성향상은 준결정상에 의한 강화효과와 준결정상과 기지간의 안정한 계면에 의한 것으로 보고되었다. 이러한 Mg-Zn-Y 합금은 주로 주조공정에 의해 제조되고 있으나, 최근에는 급속응고 제조된 Mg-Zn-Y 합금분말을 성형하여 기존의 주조재에 비해 우수한 강도 및 연신을 가지는 결과가 발표되었다. 또한 이러한 분말야금법은 일반적인 부품제조 기술에 비해 높은 치수정밀도, 대량생산 부품에 적ㅎ바하고, 후가공에 의한 재료손실이 최소화�며, 복합 및 복잡 형상 부품제작이 가능한 장점이 있다. 하지만 급속응고 합금의 경우 가공중 미세조직 조대화 등의 특성 손실을 억제할 필요가 있으며, 이를 위해서는 기존의 분말야금공정을 탈피한 신개념의 고속 고압 성형기술의 적용이 필수 불가결하다. 본 연구에서는 산업용 가스아토마이져로 Mg-Zn-Y 합금분말을 제조후 고속, 고압 성형공정을 이용하여 합금을 제조한후 미세구조 및 기계적 특성을 관찰하여 최적의 성형조건을 모색하였다. 급속응고된 Mg-Zn-Y 합금분말은 조대한 결정립 재료에 비해 약 30배 정도의 결정립 미세화 효과를 나타내었으며, 강도 및 연성등의 기계적 특성이 향상되었다.