Effect of Alloying Element Addition on the Microstructure and Wear Properties of Die-casting ADC12 Alloy

ADC12 다이캐스팅 합금의 미세조직 및 기계적 특성에 미치는 개량 원소 첨가의 영향

Abstract

In this study, various alloying elements (Cr, Sr, Ca, Cd) were added to improve the mechanical properties of ADC12 fabricated by a die casting process. The effect of alloying elements on the microstructure and mechanical properties were investigated. The phase analysis results of the modified ADC12 alloy with conventional ADC12 alloy, showed the similar characteristics of Al matrix, Si phase, $CuAl_2$ phase and the Fe intermetallic phase. As a result of the microstructure observation, the secondary dendrite arm spacing (SDAS) was shown to have decreased after the addition of the alloying elements. The eutectic Si phase, which existed as flake form in the conventional ADC12 alloy, was modified finely as a fiber form in the modified ADC12 alloy. It was observed that the $CuAl_2$ phase as the strengthening phase was relatively finely distributed in the modified ADC12 alloy. The Fe intermetallic appeared as a Chinese script shaped $Al_6$ (Mn,Fe) which is detrimental to mechanical properties in conventional ADC12 alloy. On the other hand, in the modified ADC12 alloy, polyhedral ${\alpha}-Al_{15}Si_2$ $(Fe,Mn,Cr)_3$ was observed. The tensile properties were improved in the modified ADC12 alloy. The yield strength and tensile strength increased by 12.4% and 10.0%, respectively, in the modified ADC12 alloy, and the elongation was also seen to have been increased. As a result of the pin on disk wear test, the wear resistance properties were also improved by up to about 7% in the modified ADC12 alloy. It is noted that the wear deformation microstructures were also observed, and it was found that the fine eutectic Si and strengthening phases greatly improved abrasion resistance.

1. 서 론 

최근 자동차 산업 전반에 걸친 대기 오염 문제, 에너지 소비 효율에 대한 관심이 증가하면서 기존 고 비중의 철강 소재를 대체하기 위한 경량성 고품질 알루미늄계 합금의 연구가 요구되고 있다[1],[2],[3]. 대표적인 Al-Si-Cu 합금인 ADC12 합금은 높은 경도의 공정 Si 상이 생성되면서 우수한 내마모 특성을 가지면서 뛰어난 내부식성도 함께 나타낸다. 또한 높은 유동성에 의해 주조 시 낮은 분율의 수축공을 생성시키는 장점을 가지고 있어 현재 자동차용 주조재로 널리 활용되고 있다. ADC12 합금은 공정 Si 상이 침상 형태로 생성되는데 선단에 응력이 집중되어 크랙이 쉽게 생성할 수 있다. 그러므로 ADC12 합금의 기계적 특성을 향상시키기 위해 공정 Si상의 크기 및 형상을 미세한 섬유상 형태로 개질 시키는 것이 중요하다. 기존의 공정 Si 상 미세화 기술은 물리적인 방법으로는 냉각 속도 제어를 활용한 저온 주조, 고압 주조 방식이 있으며, 화학적 방식으로 합금 원소를 첨가하는 방식이 널리 사용된다[7-8]. 대표적으로 Sr 및 Ca 원소는 Sn, Na 및 희토류 원소들과 함께 공정 Si상 개질 효과를 나타내는 원소로 알려져 있다[9-10]. 또한 Sr 원소는 AlSi계 합금의 Al 수지상 크기를 미세화 시키면서 인장강도 및 연신율 향상에 기여한다고 보고된 바 있다[11]. 한편 ADC12 합금은 주요 합금 원소인 Cu, Fe 가 CuAl\(_2\) 상 및α-Fe 금속간 화합물, β상, Al\(_6\)(Mn,Fe)상 등 다양한 금속간화합물을 생성하기 때문에 공정 Si상 뿐만 아니라 석출상 제어도 강도 향상을 위해 중요하게 고려되어야 한다. 이와 관련하여 Ca 원소는 Fe계 금속간 화합물 상을 미세화및 구형화 시키고[12], Cr 원소는 Si, Fe, Mn과 함께 α-Fe 금속간 화합물 상(α-Al\(_{15}\)(Fe,Mn,Cr)\(_3\)Si\(_2\))을 형성시키는 효과를 나타낸다[13]. 또한 Sn 원소는 CuAl\(_2\) 강화상 분율을 증가시키며, Cd 원소 첨가는 CuAl\(_2\) 상을 고르고 미세하게 분산시킬 수 있다고 보고된 바 있다[14]. 각각의 합금 원소들을 통해 미세조직 제어가 가능하나 원소들 간 반응으로 불필요한 석출물이 생성될 수 있으며 적절한 함량으로 조합되지 않으면 오히려 특성 저하의 요인이 될 수 있다[9]. 그러므로 적정 함량 Cr, Sr, Ca, Cd 원소가 첨가된 ADC12 합금의 미세조직 및 기계적 특성의 연구가 필요한 실정이다.

본 연구에서는 ADC12 합금에 Al 수지상정, Si상과 강화상들의 미세화 및 형상 개질을 위해 Ca, Sr, Cd, Cr 합금 원소를 첨가하였다. 또한 합금 원소 첨가를 통해 개량된 ADC12 합금의 인장, 마찰-마모 특성에 미치는 미세조직의 영향을 조사하였다.

 

2. 실험방법 

본 연구에 사용된 ADC12 합금은 다이캐스팅(diecasting) 공정으로 제조하였으며 기존 ADC12 합금에 개량 원소 Cr, Ca, Sr, Cd 을 각각 0.07, 0.002, 0.001, 0.001wt.% 첨가하였다. 상기 첨가량은 여러 선행 실험 결과를 바탕으로 선정되었다. ADC12 합금 및 개량된 ADC12 합금의 조성 분석을 위하여 arcOES(optical emission spectrometry) 분석을 수행하였으며, 그 결과를 표 1 에 나타내었다. 한편 X-ray diffraction (XRD)을 이용하여 소재의 생성 상을 분석하였다. 두 소재의 미세조직 관찰을 위해서 SiC 연마지 (#400~#4000) 및 1 ㎛ 알루미나(alumina)로 폴리싱(polishing)을 수행하였다. 초기 시편의 미세조직 관찰을 위하여 광학 현미경 (optical microscope, OM) 및 field emission scanning electron microscope (FE-SEM) 관찰을 실시하였다. 또한 미세조직의 원소 분포를 확인하기 위하여 EPMA(electron probe micro analyzer) 분석을 수행하였다.

기계적 특성 평가를 위해 경도, 인장, 마모 시험을 실시하였다. 경도 특성은 비커스 (Vickers) 경도 측정 장치를 사용하여 조사하였으며, 각 시편당 12번씩 시험 후 최대, 최소 값을 제외한 평균값을 사용하였다. 인장 시험의 경우 상온에서 ASTM E8 규격에 따라 진행하였으며, Instron 8501 장비를 이용하여 1 × 10\(^{-3}\)/s 변형 속도로 각 시편당 3번 반복 시험하였다. 마모 실험은 pin-on disk 시험 장비를 사용하였으며, 이 때 STD11 steel을 pin 소재로 이용하였다. 마모 시험은 각 합금에 대해 2kgf, 3kgf, 4kgf 하중에서 0.1m/s 속도로 1 시간 동안 무윤활 조건으로 실시하였다. ADC 12 합금은 주로 자동차 부품 및 외판 등에 적용되기 때문에 무윤활 조건으로 마모시험을 진행하였다. 마모 시험 후 마모 표면 및 단면 변형 조직의 관찰을 위해 FE-SEM (TESCAN, CZ/MIRA I LMA) 및 EDS 분석을 수행하였다.
 

Table 1 Chemical compositions of ADC12 and modified ADC12 alloys used in this study (wt.%)

Unit[Wt.%]	Al	Si	Cu	Mg	Zn	Fe	Mn	Ni	Ti	Pb	Sn	Cr	Ca	Sr	Cd
ADC12	Bal.	10.27	1.83	0.27	0.705	0.83	0.157	0.058	0.056	0.035	0.013	-	-	-	-
Modified ADC12	Bal.	11.31	1.02	0.227	0.413	0.790	0.252	0.430	0.038	0.029	0.007	0.07	0.002	0.001	0.001

 

 

3. 결과 및 고찰 

3.1 미세조직 관찰 결과

두 합금의 광학 현미경 관찰 결과를 그림 1 에 제시하였다. 기공도는 ADC12 합금에서 0.01%, 개량 ADC12 합금에서는 0.03%로 합금 원소 첨가 후 다소 증가하였으나, 두 소재 모두 낮은 기공도를 보였다. 이는 Al-Si 합금 고유의 높은 유동도와 고압 주조 기술인 다이캐스팅 제조에 의한 때문으로 사료된다. Al 수지상정(dendrite)의 크기 비교를 위해 이차 수지상 간격(SDAS, secondary dendrite arm spacing)을 측정하였다. 그 결과, ADC12 합금의 경우 SDAS 가 약 10.6 ㎛, 개량 ADC12 합금의 경우 7.5 ㎛로 측정되어 개량 합금에서 약 30% 가량 감소한 것을 확인할 수 있었다. 또한 개량 원소 첨가 후 공정 Si 상의 크기는 23.3 ㎛에서 16.7 ㎛로 확연하게 감소한 반면 그 분율은 소량 증가하였다.

Fig. 1 Microstructures of (a) ADC12 and (b) modified ADC12 alloys

 

ADC12 합금 및 개량 ADC12 합금의 XRD 상분석 결과를 그림 2 에 도시하였다. 개량 원소 첨가 전∙후 합금 내 생성된 주요 상 및 석출상은 Al matrix, Si 상, CuAl\(_2\) 상과 함께 Al6(Mn,Fe), α-Al\(_{15}\)(Fe,Mn,Cr)\(_{3}\)Si\(_{2}\)상으로 나타나 유사한 거동을 보였다. 즉 합금을 구성하고 있는 상의 종류에는 큰 차이가 없었다. 그러나 Al\(_{6}\)(Mn,Fe) 금속간 화합물의 피크 강도가 개량 원소 첨가 후 다소 감소한 것으로 나타났다.

Fig. 2 XRD phase analysis results of ADC12 and modified ADC12 alloys

 

합금 상들의 크기 및 분포를 확인하기 위해 SEMEDS 분석을 수행하였다(그림 3). 그 결과, 개량 원소 첨가 이후 Al 수지상정 및 Si 상들의 크기가 감소했으며 Si 상의 형태도 차이를 나타내었다. 즉 ADC12 합금에서 침상(flake)으로만 나타났던 공정Si 상이 개량 ADC12 합금에서는 침상 조직과 함께 일부 미세한 섬유상(fiber) 조직으로도 존재하고 있었다. 한편 Al-Si 합금계에서 나타나는 대표적인 강화상인 CuAl\(_2\) 상의 경우 ADC12 합금에서는 조대하고 드물게 나타났던 반면 개량 원소 첨가 후 Al 수지상 계면에 CuAl2 상이 보다 미세하게 생성되었음을 확인할 수 있었다. 기존 연구에서 Cd 원소 첨가시 CuAl2 강화상이 응고 중 생성될 수 있는 범위가 증가한다고 보고된 바 있으며[9], 본 연구에서 개량 ADC12 합금에서의 CuAl\(_2\) 강화상의 형상 및 분포의 개질은 이와 관련이 있는 것으로 보여진다. 또한 XRD 상분석 결과(그림 2)에서 나타난 2 종의 Fe 계 금속간화합물 중 Al\(_6\)(Mn,Fe)상은 괴상형(Chinese script) 형태로, 나머지 α-Al\(_15\)(Fe,Mn,Cr)\(_3\)Si\(_2\) 상은 다각형의 형태로 나타났다. Al-Si 합금계에서 생성되는 Fe 계 금속간화합물 상들은 다양한 형태로 나타나는데 이 중 침상 및 괴상형 형상의 경우 강도 및 연신율을 저하시킨다. 본 연구에서 ADC12 합금에서는 조대한 α-Fe 금속간 화합물 상이 드물게 나타나고, 주로 괴상형 형태의 Al\(_6\)(Mn,Fe)상으로 존재하고 있는 것을 관찰할 수 있었다. 반면 개량 ADC12 합금에서는 미세한 α-Al\(_{15}\)(Fe,Mn,Cr)\(_3\)Si\(_2\) 상들이 다량 생성되어 있었으며, EDS 분석 결과 Cr 원소를 함유하고 있는 것으로 나타났다. 상기 결과들은 XRD 상 분석 결과와 상응하는 결과를 보였다.

미세조직들의 크기 및 형태 변화에 미치는 개량 원소 첨가의 효과를 알아보기 위해 EPMA 원소 분석을 수행하였다(그림 4). 그림 4(a)에 나타낸 ADC12 합금에서 Si 원소는 다른 합금 원소들과 결합하지 않고 Si 상으로만 존재하고 있는 것으로 나

Fig. 3 SEM observation and analysis results of (a) ADC12 and (b) modified ADC12 alloys

타났다. Cu 원소의 경우 CuAl\(_2\) 형태로 Al 수지상정계면에 준 연속적으로 존재하고 있었으며, Fe 원소는 Al, Mn 원소들과 함께 괴상형 형태의 Al\(_6\)(Mn,Fe) 상을 구성하고 있었다. 반면 그림 4(b)의 개량 ADC12 합금에서는 Si 원소가 Si 상 뿐만 아니라 일부는 Fe 및 Cr, Mn 원소와 함께 화합물을 형성하고 있는 것으로 나타났다. Cr 원소는 Fe 와 결합하여 다각형의 α-Al\(_{15}\)(Fe,Mn,Cr)\(_3\)Si\(_2\) 을 형성하는 데 기여할 수 있다. 그러나 Cr 원소의 함유량이 높아질수록 용탕 내 슬러지(sludge) 생성량이 증가하여 기계적 특성에 악영향을 줄 수 있으며, 기공도가 높아지는 경향이 있어 적절히 조절할 필요가 있다.[15]

Fig. 4 EPMA analysis results of ADC12 and modified ADC12 alloys

 

3.2 경도 및 인장 특성

그림 5 에 ADC12 및 개량 ADC12 합금의 Vickers 경도 및 인장 시험 결과를 나타내었다. 경도는 ADC12 합금에서 93.2Hv, 개량 ADC12 합금에서 129.3Hv 로 측정되었다. 이는 Si 상의 미세화 및 분율 증가와 연한 Al 수지상정 크기 감소에 기인한 것으로 판단된다. 인장 시험 결과 항복 강도 및 인장 강도, 연신율이 모두 ADC12 합금 대비 개량 ADC12 합금에서 각각 12%, 10%, 46% 향상되었음을 확인할 수 있었다.

Fig. 5 Stress-strain curves and mechanical properties of those two alloys

그림 6 은 기계적 특성 향상에 기여한 미세조직적 인자를 분석하기 위해 파단면 및 파단된 시편의 단면 조직을 분석한 결과이다. 두 소재 모두 연성 파괴 모드에서 나타나는 딤플(dimple)들이 관찰되었으며, 그 크기는 ADC12 합금과 개량 ADC12 합금에서각각 11.3 ㎛, 6.9 ㎛ 로 초기 미세조직에서 나타난 Al 제 2 차 수지상 가지와 유사한 크기를 갖는 것으로 나타났다. 즉 Al 수지상정의 미세화가 강도 및 연신율 향상에 기여한 것으로 판단된다. 또한 그림 6(a)의 ADC12 합금의 경우 파면 상에서 파단된 형태의Si 상 및 Al\(_6\)(Mn,Fe)상들이 관찰되었는데 파단면 직하 영역에 대해 단면 관찰을 수행한 결과 (왼쪽 아래 사진), 괴상형 형태를 갖는 Al\(_6\)(Mn,Fe) 상들에서 인장 수직 방향으로 균열들이 다수 생성되어 있었다. 또한 이러한 미세 균열들의 진전에 의해 ADC12 합금에서는 공정 영역의 입내 파괴가 부분적으로 관찰되었으며, 상기 석출물에서의 용이한 균열 생성으로 인해 연신율이 크게 저하되는 것으로 사료된다. 반면 그림 6(b)의 개량 ADC12 합금의 경우 인장 파단면 표면에서 다각형의 α-Al\(_{15}\)(Fe,Mn,Cr)\(_3\)Si\(_2\) 상들이 다량 관찰되었다. 단면 관찰 결과에서 α -Fe intermetallic 상들은 표면에서 파단된 형태로 나타났는데, 이는 기지에서 분리되지 않고 인장 시험 시 변형을 수용하면서 강화상으로 작용한 것으로 확인되었다. 그에 따라 미세화된 Al 수지상정과 함께 미세하고 고른 분포를 가진 α-Al\(_{15}\)(Fe,Mn,Cr)\(_3\)Si\(_2\) 상이 개량 ADC12 합금의 인장 특성을 향상시킨 미세조직적 주요 인자임을 알 수 있었다.

 

Fig. 6 Tensile fractographies of (a) ADC12 and (b) modified ADC12 alloys. Cross sectional observation results were also provided at the left, lower area of each photo

 

3.3 마모 특성

ADC12 및 개량 ADC12 합금들의 건식 미끄럼 마찰/마모 특성을 그림 7 에 도시하였다. 2~4 kgf 하중 조건에서는 마모량 증가량의 천이가 나타나지 않았으며, 그에 따라 모든 하중에서 유사한 마모 거동이 가지는 해석할 수 있다. 마모량을 측정한 결과 개량 ADC12 합금이 모든 하중 조건에서 더 우수한 마모 특성을 가짐을 확인하였으며(그림 7(a)), 기존 ADC12 합금에 비해 최대 약 22.7%의 감소량을 보였다. 그림 7(b)는 마모량이 가장 높게 나타났던 4kgf 조건에서 두 합금의 시간에 따른 마찰 계수 변화를 보여주는 결과이다. 평균 마찰 계수는 ADC12 합금 및 개량 ADC12 합금에서 각각 0.58, 0.49 로 개량 후 합금에서 낮은 마찰 계수 값을 나타내었다. 또한 ADC12 합금의 경우 안정화 영역에서 마찰계수가 다소 증가하는 경향이 나타났으나, 개량 ADC12 합금은 안정화 영역에서 비교적 일정한 수치로 유지되었으며, 마찰 계수의 변동폭(fluctuation)도 개량 ADC12 합금에서 보다 작게 나타났다.

Fig. 7 Wear properties of ADC12 and modified ADC12 alloys with wear loss

 

그림 8 은 4kgf 에서 pin on disk 마모 시험된 시편의 마모흔 표면 및 수직 단면에 대해 FE-SEM/EDS 분석을 수행한 결과이다. EDS 분석 결과 두 소재 모두 마모흔 표면에 산화층이 생성되어 있었다.Archard 에 따르면 알루미늄계 합금에서 마모 메커니즘은 경마모(mild wear)와 중마모(severe wear)의 두 범주로 분류될 수 있으며[16], H. So 는 경마모 에서는 경미한 산화물층 생성에 의한 마모 메커니즘이, 중마모에서는 시험 소재와 상대재의 혼합층이 생성되는 혼합 마모 메커니즘이 발생함을 규명한 바 있다[17]. 앞서 그림 7 에서 전술한 바와 같이 본 연구 에 사용된 ADC12 합금 및 개량 ADC12 합금에서 마모 그래프의 천이는 나타나지 않았으며, 마모흔 표면에 산화층이 관찰됨에 따라 전형적인 경마모 범주에서 나타나는 산화 마모 거동이 발생하는 것으로 보여진다.

Fig. 8 SEM observation results showing worn out surfaces and cross-sections of (a),(b) ADC12, (c),(d) modified ADC12 alloys

마모흔 표면 FE-SEM 관찰 결과에서는(그림8(a),(b)) 두 합금 모두 마모 시험 진행 방향과 수평방향의 미세 마모흔(화살표)이 관찰 되었는데, 그에 따라 주된 마모 메커니즘은 연삭 마모(abrasive wear)인 것으로 나타났다. 또한 두 합금 모두에서 나타난 수직 방향의 줄무늬들은 상대재와의 마찰에 의해 부분적으로 표면 산화층의 박리가 발생한 것으로 생각된다. 개량 ADC12 합금의 경우 Fe 계 금속간 화합물이 추가적으로 관찰되었다(화살표). 개량 ADC12 합금에서 관찰된 마모흔 표면의 Fe 계 금속간화합물의 크기는 9.7 ㎛로 측정되어 초기 미세조직에서 나타난 α-Al\(_{15}\)(Fe,Mn,Cr)\(_{3}\)Si\(_{2}\)상이 파단되거나 뽑혀져 나가지 않고 강화상 역할을 하고 있는 것으로 유추해 볼 수 있었다.

마모흔 수직 단면을 관찰한 결과(그림 8(c),(d)), 마모흔의 깊이는 ADC12 합금에 비해 개량 ADC12 합금에서 약 76% 가량 감소한 것으로 나타났다. 이는 개량 ADC12 합금의 경도 증가로 인해 연삭 마모량이 감소하였기 때문인 것으로 보여진다. 이와 함께ADC12 합금에서 마모흔 표면 부근의 거칠기 (roughness)가 보다 극심하게 관찰되었는데(yellow rectangle), 이는 산화물 생성에 의한 표면층 박리가 ADC12 합금에서 더욱 깊게 발생하였기 때문이다. 즉 마모 시험 도중 발생하는 표면층의 지속적인 박리로 인해 그림 7(b)에서 나타난 바와 같이 마찰 계수가 증가하는 특징(ADC12)을 나타내는 것으로 사료된다.

상기 서술한 두 합금의 마모 특성을 미세조직과 연계, 규명하기 위해 시험 방향과 수평의 단면 변형조직 관찰을 수행하였으며, 그 결과를 그림 9 에 나타내었다. 두 소재 모두 표면에 생성된 산화층과 시험 방향으로 소성 변형된 미세조직들이 관찰되었다. ADC12 합금의 경우 극심한 소성 변형과 함께 평균 약 56.9 ㎛의 마모흔 표면에서부터 산화층 깊이만큼 의 균열(약 67.1 ㎛)이 관찰되었다. 이러한 산화층 내균열 생성은 표면 박리를 야기하여 마모 특성을 저하시키는 것으로 생각된다. 반면에 개량 ADC12 합금에서는 평균 11.5 ㎛의 비교적 얇은 산화층 생성으로 균열이 보다 얕은 범위에서 생성되는 것으로 관찰되었으며, 산화층의 두께 감소는 보다 미세해진

 

Fig. 9 Worn out cross sectional images of (a),(b) ADC12 and (c),(d) modified ADC12 alloys

Al 수지상정 크기와 관련 있는 것으로 판단된다. 한편 기지내 강화상들도 마모 특성에 영향을 주는 것으로 나타났다. 마모흔 직하의 변형조직에서 ADC12 합금 내 존재하는 α-Al\(_{15}\)(Fe,Mn,Cr)\(_{3}\)Si\(_{2}\)상의 경우 파단된 형태로 나타났지만(그림 9(a)), 개량 ADC12 합금의 경우 마모흔 표면에서와 마찬가지로 온전한 형태의 α-Al\(_{15}\)(Fe,Mn,Cr)\(_{3}\)Si\(_{2}\) 상이 존재하고 있음을 확인할 수 있었다. 추가적으로 ADC12 합금에서는 CuAl2 상이 파단되어 형태가 잘 보존되어 있지 않았으나, 개량 ADC12 합금의 변형 조직에서는 미세하고 고르게 분산되어 있는 CuAl2 상을 관찰할 수 있었으며, 이러한 강화상들의 변화가 개량 ADC12 합금의 마모 특성 향상에 기여하고 있는 것으로 나타났다.
 

4. 결 론 

본 연구에서는 다이캐스팅 공정으로 제조된 ADC12 합금의 인장 및 마찰-마모 특성에 미치는 개량 원소 첨가의 영향에 대해 조사하였다.

(1) 개량 ADC12 합금에서는 Al 수지상정의 미세화와 함께 Si 상의 형상이 개질되었다. 또한 강화상인 CuAl\(_{2}\) 상이 비교적 고르고 미세하게 분포하고 있었다. Fe 계 금속간 화합물 상들의 경우 ADC12 합금에서는 괴상형 형태로 나타난 반면 개량 ADC12 합금에서는 Cr 원소의 치환으로 보다 건전한 형태의 α-Al\(_{15}\)(Fe,Mn,Cr)\(_{3}\)Si\(_{2}\)상으로 존재하고 있었다.

(2) 개량 ADC12 합금에서 보다 우수한 경도 및 인장 특성이 나타났다. 이는 개량 원소 첨가 후 Si상의 분율 증가 및 강화상이 미세하고 고른 분포에 기인한 것으로 판단된다. 또한 ADC12 합금에서 입내 파괴를 야기했던 괴상형 형태의 Al\(_{6}\)(Mn,Fe)상이 개량 ADC12 합금에서 감소하고, 건전한 형태의 α-Al\(_{15}\)(Fe,Mn,Cr)\(_{3}\)Si\(_{2}\) 상의 생성됨에 따라 기계적 특성이 향상된 것으로 나타났다. 추가적으로 Si 상과 Al 수지상정의 미세화는 연신율 향상에 기여한 것으로사료된다.

(3) 개량 원소를 첨가함에 따라 더욱 우수한 마찰-마모 특성을 갖는 것으로 나타났다. 마모 변형 조직 관찰 결과 두 합금 모두 연삭 및 산화 마모 모드가 나타났으며, 비교적 낮은 경도 특성을 지닌 ADC12 합금에서 높은 연삭 마모량을 갖는 동시에 두꺼운 산화층의 생성으로 인해 표면의 박리가 더 촉진되는 것으로 나타났다. 이러한 표면의 산화/박리 메커니즘은 ADC12 의 마찰 특성을 저하시키는 요인으로 판단할 수 있었다. 추가적으로 개량 원소 첨가 후 개량된 강화상들이 개량 ADC12 합금의 마모 저항성을 향상시키는 인자로 작용함을 알 수 있었다.

후 기

본 연구는 산업통상자원부, 중소벤처기업부의 재원으로 월드클래스300프로젝트 기술개발지원사업지원에 의하여 이루어진 것임