• Journal of Korea Foundry Society
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• v.38 no.6
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• pp.111-120
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• 2018

In this study, the effects of two different casting methods (gravity casting and, diecasting) and various solid-solution conditions on the mechanical properties of ASC (Al-10.5wt%Si-1.75wt%Cu) and ALDC12 (Al-10.3wt%Si-1.72wt%Cu-0.76wt%Fe-0.28wt% Mn-0.32wt%Mg-0.9wt%Zn) alloys were investigated. A thermodynamic solidification analysis program (PANDAT) was used to predict the liquidus, solidus, and phases of the used alloys. In the results of an XRD analysis, ${\beta}$-AlFeSi peaks were observed only in the ALDC12 alloy regardless of the casting method or SST (solid-solution treatment) conditions. However, according to the results of a FE-SEM observation, both ${\theta}(Al_2Cu)$ and ${\beta}$-AlFeSi were found to exist besides ${\alpha}$-Al and eutectic Si in the gravity-casted ASC alloy at $500^{\circ}C$ after a SST of 120min. The ${\alpha}$-AlFeSi and ${\beta}$-AlFeSi phases including the eutectic phases were also found to exist in the ALDC12 alloy. The results of a microstructural observation and analyses by XRD, FE-SEM and EDS were in good agreement with the PANDAT results. The gravity-casted ALDC12 and ASC specimens showed the highest Y.S. and UTS values after aging for three hours at $180^{\circ}C$ after a SST at $500^{\circ}C$ for 30min. At longer solid-solution treatment times at $500^{\circ}C$ in the gravity-casted ALDC12 and ASC specimens, the elongations of the ASC alloys increased, whereas they decreased slightly in the ALDC12 alloys.

• Proceedings of the Materials Research Society of Korea Conference
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• 2010.05a
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• pp.46.1-46.1
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• 2010

일반적으로 석출물의 석출은 핵생성(Nucleation)-성장(Growth)-조대화(Coarsening)의 단계를 거친다. 핵생성에 의해 생성된 개개의 핵들은 아직 열역학적으로 평형 상태가 아니다. 석출물의 부피 분율은 아직 상태도에서 예측할 수 있는 값까지 도달하지 못했다. 과포화된 기지에서 생성된 핵은 계속적으로 기지로부터 용질 원자를 공급받아 성장하게 된다. 석출물의 성장은 그 부피 분율이 상태도에서 예상되는 값에 도달할 때까지 계속된다. 시간에 따른 석출 분율 계산과 분산된 석출물들이 matrix내에서 어느 정도 용해도를 갖는다면, 보다 작은 크기의 입자들은 용해되어 보다 큰 입자로 석출(성장)하려는 경향이 있다. 이러한 현상의 구동력은 전체 시스템의 계면 에너지 감소에 의해 주어지며, 결국 하나의 큰 입자만이 존재하게 될 것이다. 본 연구에서는 석출분율을 계산하기 위해 상용프로그램인 Pandat을 통해 Mg-Al 2원계합금의 상태도 및 석출분율 계산을 위한 열역학 데이터를 계산하였다. 계산된 열역학 데이터는 C언어로 함수화 하여 입력하고 Excell을 통해 석출분율을 계산하였다. 계산된 석출분율과 실험값의 비교를 통해 fitting parameters를 대입하여 계산값 및 실험값의 오차율을 줄였다. 본 연구에서 계산된 석출분율은 미래의 석출상 크기 및 분포 등을 개발하는 기초데이터로 활용할 수 있을 것이다.

• Proceedings of the Materials Research Society of Korea Conference
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• 2010.05a
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• pp.46.2-46.2
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• 2010

최근 수송기기 및 전자부품산업에서의 성능향상 요구에 따라 경량고강도 비철금속재료의 수요가 증대되고 있다. 특히, 세계적으로 에너지 절약 및 환경 공해 규제가 대폭 강화됨에 따라 자동차, 항공기 등 수송기기의 소재경량화 소재로 낮은 밀도 기계적 가공성이 우수한 마그네슘 합금이 각광을 받고 있다. 그러나 Mg합금은 알루미늄 합금과는 달리 보호성 산화피막이 형성되지 않아 내식성 및 고온강도가 매우 취약하다. 이를 보안하기 위해서 본 연구에서는 마그네슘의 강도 개선을 위한 원소로써 고용강화 원소로 많이 쓰이는 Zn과 입자 미세화로 인한 항복강도를 증가시키는 Mn의 3원계 합금에 고온에서 안정한 Mg2Sn상이 형성되는 Sn을 첨가하여 시효처리에 따른 기계적 특성과 미세조직을 관찰하였다. 실험 이전에 Pandat Program에 의한 열역학적 분석을 바탕으로 Mg-Zn-Mn 및 Mg-Zn-Mn-Sn의 상태도 계산 및 MgZn와 Mg2Sn 석출분율을 예측하였다. 열역학 계산을 통해 도출된 석출온도를 통해 Mg-Zn-Mn 및 Mg-Zn-Mn-Sn 합금의 열처리에 따른 경도 및 미세구조를 관찰하였다. 또한, 기계적 특성을 평가하기 위해 상온 및 고온 인장시험을 실시하였고 XRD, SEM을 이용하여 석출상을 분석하였다.

• Proceedings of the Materials Research Society of Korea Conference
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• 2010.05a
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• pp.47.1-47.1
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• 2010

Mg합금은 모든 구조용 재료 중에서 비강도가 크며 가공성이 가장 우수하여 재료의 실제 적용시에 2차 가공비 측면에서 다른 경량재료에 비해 유리하다. 그래서 경량화를 필요로 하는 최근 산업체의 요구를 충족시킬 수 있는 재료이다. 그러나 마그네슘 합금의 적용이 매우 제한되는 이유는 결정구조가 hcp로서 냉간가공이 어렵고, 강화기구가 석출경화 및 고용강화로 제한되기 때문에 기계적 성질, 즉 강도와 연성이 모두 낮다. 특히 고온에서 기계적 성질이 급격히 저하되기 때문에 구조용 재료로써는 사용이 어렵다. 따라서, 본 연구에서는 고온에서 안정한 MgZn상과 항복강도를 향상시키는 Mg4Ag상의 석출을 보이는 Mg-Zn-Mn-Ag합금의 시효거동 및 미세조직 변화에 대해 검토하고자 하였다. 본 합금의 석출거동, 미세조직 및 경도 변화에 미치는 시효처리의 영향에 관한 연구를 수행하기 위해 Pandat Program을 이용해 열역학적 계산을 통한 상태도 해석 및 석출상을 예측 하였다. 계산된 결과는 DSC실험을 통해 비교 분석함으로써 신뢰성을 확보하였고 미세조직 및 석출상 분석을 위해 OM, SEM 그리고 XRD로 관찰하였다. 또한, 시효처리에 따른 기계적 특성을 분석하기 위해 상온 및 고온 인장시험을 하였고, 인장시험 후 파단면 분석을 통하여 재료의 파괴거동을 분석하였다.