Magnesium alloys are alloyed with rare earth elements (Re, Ca, Sr) due to the limited use of magnesium in high-temperature conditions. In this study, the influences of Zr and Zn on the aging behavior of a Mg-Nd-Y alloy were investigated. magnesium alloys containing R.E elements require aging treatments Specifically, Nd, Y and Zr are commonly used for high-temperature magnesium alloys. Various aging treatments were conducted at temperatures of 200, 250 and 300˚C for 0.5, 1, 3, 6, and 10 hours in order to examine the microstructural changes and mechanical properties at a high temperature (150˚C). Hardness and high-temperature (150˚C) tensile tests were carried out under various aging conditions in order to investigate the effects of an aging treatment on the mechanical properties of a Mg-3.05Nd-2.06Y-1.13Zr-0.34Zn alloy. The maximum hardness was 67Hv; this was achieved after aging at 250˚C for 3 hours. The maximum tensile, yield strength and elongation at 150˚C were 237MPa, 145MPa and 13.6%, respectively, at 250˚C for 3 hours. The strengths of the Mg-3.05Nd-2.06Y-1.13Zr-0.34Zn alloy increased as the aging time increased to 3 hours at 250˚C This is attributed to the precipitation of a Nd-rich phase, a Zr-rich phase and Mg3Y2Zn3.

Al-Cu-Mn 주조합금의 피로성질에 미치는 Cd 첨가의 영향을 저주기 및 고주기 피로시험을 통하여 조사하였다. Cd 첨가량이 증가함에 따라 피로수명이 증가하였으며, 인장강도도 증가하였다. 고주기 피로시험결과 피로강도는 115MPa이었으며 피로비는 0.31이었다. 피로시험 결과 균열이 표면에서 발생하여 입계를 따라 전파되었는데 이러한 입계파괴는 입계를 따라 존재하는 무석출대의 영향으로 생각된다. 인장강도값은 Cd이 첨가되지 않았을 경우 330MPa이었으나 0.15%의 Cd이 첨가됨으로써 401MPa 까지 증가되었다.

Al-Cu-Mn 주조합금의 응력부식균열 저항성에 미치는 Cd첨가의 영향을 C-ring test와 전기전도도 시험을 통하여 조사하였다. Cd첨가량이 증가함에 따라 전기전도도가 증가하였고 SCC 저항성도 증가하였다. SCC 시험결과 균열이 입계를 따라 전파되는 입계파괴가 일어났으며, 파면은 취성파괴양상을 나타내었고, 입계를 따라 조대 석출물과 무석출대가 나타난 것으로 보아서 이 합금의 SCC 기구는 anodic dissolution model이라고 판단된다. Cd을 첨가하지 않은 경우 최대경도값은 127Hv였으나, Cd을 첨가한 경우 최대경도값은 138∼146Hv로 증가하였다.

급냉응고방식으로 제조한 비정질 Z r62-xN i10C u20A l8 Tix (x=3, 6, 9at%) 합금을 사용하여 열적, 기계적 성질을 조사하였다. 시효온도에 따른 결정화 거동은 Ti 3at%에서는 비정질→비정질+Z r2A l3+Zr+(Ni,Ti)→Z r2Cu+Al+(Ni,Ti)의 결정화 거동을 나타내었으며, Ti 6at%에서는 비정질→비정질+Al→A l2Ti+NiZr+CuTi, Ti 9at%에서는 비정질→비정질+Zr+Al→Zr+A l2Zr+Al Ti3+CuTi의 결정화 거동을 보였다. 시효온도가 증가할수록 비정질 모상에 석출상의 체적율( Vf )이 증가하고 그에 따라 비커스 경도 ( Hv )간이 증가하였다. 파괴인장강도(σf )는 Vf 의 증가에 따라 증가하다가 Z r59A l10N i20C u8 Ti3은 Vf =38%에서 1219MPa의 최대값을 보이고, Z r56A l10N i20C u8 Ti6은 Vf =2%에서 1203MPa의 최대값을 보이고, Z r53A l10N i20C u8 Ti9 Vf =5%에서 1350MPa의 최대값을 나타낸 후 그 이상의 Vf 에서는 급격히 감소하였다. σf 가 급격히 감소하는 Vf 와 연성 파면에서 취성파면으로 천이되는 Vf 가 일치하였다.f/가 일치하였다.

Nb, Ti 및 V를 0.15%씩 각각 첨가한 3종의 HSLA 주강을 오스테나이징 온도 및 템퍼링 시간을 변화시킨후 기계적 특성등을 관찰한 결과 다음과 같은 결론을 얻었다. 오스테나이징 온도를 1150˚C로 하여 2시간 가열시킨 경우 첨가원소의 종류에 관계없이 경도가 가장 증가하였으며 1100˚C이하의 온도에서는 서서히 경도가 감소하는 경향을 나타내었다. 오스테나이징 온도를 1150˚C로 하여 2시간 가열시킨 경우 Nb, Ti, V 첨가원소중에서 경도가 가장 높게 나타난 것은 Ti 첨가 HSLA 주강이며 오스테나이트 온도변화에 따라 경도차가 나는 주된 이유는 베나이트 조직의 상대적인 양과 고용강화에 주로 기인하였다. 1150˚C에서 오스테나이징한 Ti 첨가 HSLA 주강의 경우를 제외하고는 대부분의 경우에 있어 C-Mn 주강을 대체 하기위한 최소 충격값이 2kg-m/cm2이상의 충격치를 나타내었다. 1150˚C에서 2시간 오스테나이징한 경우 첨가원소의 종류에 관계없이 10분정도 템퍼링에서 경도가 증가하여 V 첨가 HSLA 주강을 제외하고는 그이후는 템퍼링 시간이 증가함에 따라 일정하게 유지되는 경향을 나타내었다.

7050 AI합금을 RRA 처리하였을 때 경도, 전기전도도 및 미세조직의 변화를 조사하였다. 120도씨에서 24시간 동안 1차 시효처리한 후 175도씨에서 2차 퇴화처리하였을 때 경도값의 변화는 초기에 감소하다가 피크 경도를 보인 다음 다시 감소하였으며, 3차 재시효처리재가 2차 시효처리재 보다 큰 경도값을 나타내었다. 2차 퇴화처리시 초기 경도 감소는 T6의 주 강화상인 GP zone의 부분적인 분해에 의한 것이며, 3차 재시효 처리하였을 때 강화상은 GP zone과 파이상이었다. 120도씨에서 24시간 동안 1차 시효처리한 후 175도씨에서 2차 퇴화처리하였을 때 전기전도도 변화는 퇴화 쵤부터 연속적으로 증가혀였으며, 3차 재시효처리에 의해 2차 퇴화처리시 보다 %IACS가 0.5 ~ 2.7 증가하였다. 3단시효에 의해 T6정도의 강도를 유지하면서 38%IACS값 이상의 전기전도도를 얻을 수 있는 최적 퇴화처리 조건은 175˚C 50분이었다. 이는 퇴화처리 경도곡선의 극소점 또는 극대점과 무관하며 오히려 약간 과시효 조건이다.

본 연구에서는 반응고 Al합금을 얻기 위해서 3상 2극의 전자교반장치를 이용하였으며, 주입온도와 주입전압을 변화시켜 Al합금의 초정입자크기, aspect ratio, 표준편차, 경도 및 공정 Si 입자의 크기 및 형상 변화를 조사하였다. 같은 주입온도에서는 주입전압이 증가함에 따라 aspect ratio, 표준편차 및 초정입자의 크기는 감소되었다. 전자교반식 수평연속주조방법에 의한 Al 합금의 최적제조 조건은 주입전압 220V, 주입온도 680˚C이었으며, 이 조건에서 초정입자의 크기는 54μm이었고, aspect ratio는 1.56이었으며 그 표준편차는 0.4이었다. 그리고 공정 Si의 크기는 0.5μm이었으며 제조된 Al합금의 경도는 72.1 Hv를 나타내었다. 본 연구를 위해 제작된 3상 2극 전자교반장치에 의해서 매우 낮은 aspect ratio 및 표준편자를 갖는 반응고 A356 Al합금을 제조할 수 있었다.

자동차 휠, 멤버 등의 소재로 사용되는 인장강도 580MPa급 열연강판의 버링성형성을 향상시키기 위하여 강판의 신장 플랜지성(stretch-flangeability)에 대한 미세조직 및 열간압연후 냉각인자의 영향에 대하여 검토하였다. 열간압연후 3단 냉각제어 및 권취온도의 극저온화에 의하여 신장플랜지성이 우수한 페라이트-베이나이트 복합조직강의 제조가 가능하며, 3단 제어냉각에서 강판의 온도를 Ar3 직하의 페라이트변태역에서 일정 시간 유지하면 페라이트 변태 및 NbC의 석출이 조장됨을 확인하였다. 페라이트-베이나이트 복합조직 열연강판의 우수한 신장플랜지성은 3단 냉각 및 극저온 권취에 의한 등축 페라이트 분율의 증가, 입계 세멘타이트의 미세화 및 구성 상간의 경도차 저하에 의하여 타발공정에서의 미소균열 생성 및 전파가 억제되기 때문인 것으로 판단되었다. 아울러 0.08wt%C-1.5wt%Mn-0.04wt%Nb 성분계를 이용하여 제조된 인장강도 580MPa급 페라이트-베이나이트 복합조직 열연강판은 연신율 22% 이상, 구멍확장율 (신장플랜지성) 90% 이상의 재질특성을 가지며, 버링비 60% 이상의 자동차 휠 디스크에 적용 가능한 것으로 판명되었다.

7050 Al합금의 응력부식저항성에 미치는 2단 시효처리의 영향을 미세조직관찰, 전기전도도시험 및 SCF값을 평가함으로써 조사하였다. 최대 경도 이상 과시효에 의해 주 강화상인 η'상이 η상으로 변태되었고, 입내 및 입계에 존재하는 η상의 크기와 간격이 커졌으며 그 결과 응력부식저항성이 증대되었다. 2차 시효시간의 증가에 따라 전기전도도값은 증가되었으나 항복강도의 감소로 인하여 SCF값은 감소되었는데, 이러한 결과는 응력부식저항성의 증가를 의미한다. AMS 4107규격을 기준으로 하였을 때 7050 Al합금 단조재의 적정시효조건은 1차시효가 120˚C에서 6시간, 2차시효는 175˚C에서 12시간이었다.

Pb의 환경오염 문제를 발생하지 않는 저농도 Pb 솔도합금을 개발하기 위하여, 새로운 Sn-5%Pb-1.5%Ag-x%In계 합금 조성을 설계하고, 이 합금의 융점, 젖음성, 상분석, 경도, 인장강도, 드로스성을 평가하여, Sn-37%Pb 솔더오 대체 가능성을 타진하였다. Sn-37%Pb 솔도 합금의 Pbdldhs 용출농도는 국제규제치인 3ppm보다 훨씬 적은 0.46ppm이었고, 환경문제를 유발하지 않는 것으로 확인되었다. 이 합금계의 융점은 183-192˚C이고, 응고온도범위도 5˚C내외로 매우 좁았다. 젖음성은 In의 첨가양에 따라 큰 차이가 거의 없었으며, Sn-375Pb와 비슷하였다. 융점 및 젖음성 측면에서 Sn-37%Pb와 대체 가능한 것으로 판단되었다. 경도는 Sn-37%Pb의 약 1.5배이고, 인장강도는 Sn-37%Pb의 것보다 높고, In의 첨가량에 따라 증가하였지만, 연신율은 감소하였다. In이 1% 첨가된 합금에서는 수지 상정 경계에 Ag3Sn과 Pb가 정출되고, 3% 이상에서는 Ag3Sn과 Ag3In 및 Pb가 정출되었다. 드로스 생성속도는 Sn-37%Pb 합금이 Sn-5%Pb-1.5%Ag 합금보다 빠르고, In을 첨가할수록 느리고 2%의 In을 첨가한 합금은 180분에서도 거의 드로스가 발생하지 않았다.

0.05wt%C-Cu첨가열연강판에서 590MPa급을 가지며 10% pre-strain을 가한 후 780MPa급 이상을 가지는 Cu첨가형 열연강판의 최적 Cu 및 Mn첨가량 규명을 위해 경도 및 인장시험과 투과 전자현미경으로 조사하였다. Cu 첨가형 열연강판에서 고용강화와 시효경화를 고려한 적정 Cu 첨가량은 1.2wt% 전후였으며, Mn첨가량은 0.75-0.85wt%범위였다. 0.05%C-1.2%Cu-0.75%Mn-0.04%Nb첨가 강판에서 과시효조건에서 관찰되는 조대한 석출물은 면심입방정 구조인 ε-Cu인 것으로 확인되었으며, 열연상태에서는 590MPa급을 가지며, 10% pre-strain을 부여한 후 550˚C에서 30분 열처리할 경우 780MPa급의 인장강도를 가지는 Cu첨가형 열연강판의 제조가 가능하였다.

7050AI합금의 미세조직 및 기계적성질에 미치는 2단시효처리의 영향을 투과전자현미경, 열분석, 경도시험 및 인장 시험을 통하여 조사하였다. 120˚C에서 6시간 1차 시효처리한 후 165˚C와 175˚C에서 2차 시효처리하였을때 165˚C에서는 6시간 시효시 최대경도값 201.3Hv를 나타내었고, 175˚C에서는 3시간 시효처리하였을때 최대경도값 197Hv를 나타내었다.

용탕단조법에 의해 제조된 Mg-9AI-2Zn 합금을 미세조직관찰, 미소경도측정, 인장시험 등을 행하여 시효거동과 기계적 성질을 조사하였다. 용탕에 가압을 한 결과 주조결함이 제거된 미세한 주조조직을 얻었으며 미세조직은 초정 α(Mg 고용체), 과포화고용체 α상 및 β(Mg17AI12)화합물의 3가지 상으로 구성되어 있었다. 160˚C및 200˚C에서 시효열처리한 결과 β석출물에 의한 피크 경도값이 나타났으며 피크경도에서의 석출물의 형태는 lamella 형태의 불연속 석출물이 대부분이었고 과시효에 따라 불연속석출물의 조대화와 함께 연속석출물의 분율이 증가하였다. 용탕단조방법에 의해 제조된 Mg-9AI-2Zn 합금의 인장특성은 인장강도 261.4MPa, 연산율 7.6%로서 상용 AZ 92 합금보다 인장강도 및 연신율에서 우수한 기계적 성질을 가졌는데 이는 Zn의 고용강화 및 용탕의 가압에 의한 효과였다.다.

용탕단조법에 의해 제조된 Mg-6AI-xZn(x=0,1,2)합금의 기계적 성질에 미치는 시효열처리의 영향을 조사하였다. 주조상태에서의 미세조직은 초정 Mg고용체, 과포화된 상태의 Mg상, 응고과정에서 형성된 β(Mg17AI12)화합물 등 3개의 상으로 구성되어 있었다. 용체화처리 수 200˚C및 240˚C에서 시효열처리한 결과 Mg-6AI-xZn(x=0,1,2)합금은 β 석출물에 의한 피크 경도값이 나타났으며, 석출물의 형태는 200˚C에서는 lamella 형태의 불연속 석출물이, 240˚C에서는 미세분산분포된 연속석출물의 형태를 보였다. 용탕단조방법에 의해 제조된Mg-6AI-xZn합금의 기계적 성질은 사형주조법에 비해 인장강도 및 연신율에서 우수한 특성을 보였으며 Zn의 첨가량이 증가함에 따라 Zn의 고용강화 효과에 따라 강도값이 증가되었다.