KR100860091B1

KR100860091B1 - 축비가 감소된 마그네슘 합금 및 그 마그네슘 합금의 판재제조방법

Info

Publication number: KR100860091B1
Application number: KR1020070033770A
Authority: KR
Inventors: 배동현; 신범수
Original assignee: 주식회사 지알로이테크놀로지
Priority date: 2007-04-05
Filing date: 2007-04-05
Publication date: 2008-09-25
Anticipated expiration: 2027-04-05

Abstract

본 발명은 육방조밀충전구조인 α-Mg 기지에 첨가 원소의 고용을 증가 시켜 단위정의 높이 c와 단위정의 변의 길이 a의 비(Ratio) c/a를 이론적 값보다 감소시킨 축비가 감소된 마그네슘 합금 및 그 마그네슘 합금 판재의 제조방법에 관한 것이다.

본 발명에 따른 축비가 감소된 마그네슘 합금은 일반식 Mg_100-x-yA_xB_y로 표현되며, 여기에서 A는 희토류 원소 또는 상기 희토류 원소들로 이루어진 상용화된 합금에서 선택되는 하나 또는 둘 이상의 원소 또는 합금이며, B는 베릴륨(Be), 알루미늄(Al), 규소(Si), 코발트(Co), 니켈(Ni), 구리(Cu), 아연(Zn), 갈륨(Ga), 게르마늄(Ge), 팔라듐(Pd), 은(Ag), 카드뮴(Cd), 인듐(In), 주석(Sn), 안티몬(Sb), 납(Pb), 창연(Bi), 칼슘(Ca), 망간(Mn), 몰리브덴(Mo), 코발트(Co), 질소(N), 탄소(C), 인(P), 붕소(B), 스트론튬(Sr) 중에서 선택되는 하나 또는 둘 이상의 원소이고, x, y는 각각 x는 6wt% 이하, y는 5wt% 이하인 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면, 소성 변형시 기저 슬립계 및 비-기저 슬립계에서 전위이동을 활발하게 하여 쌍정(Twin)의 발생 없이도 상온에서의 성형성이 우수하고, 신뢰성 있는 강도를 유지하면서 높은 연신율을 보이게 된다.

마그네슘 합금 판재, 판재 성형, 희토류 원소, 축비 c/a(c/a ratio), 육방조밀충전구조

Description

축비가 감소된 마그네슘 합금 및 그 마그네슘 합금의 판재 제조방법{Mg alloy having low c/a ratio and method of manufacturing the Mg alloy sheets}

도 1은 본 발명의 실시예 1에 따른 Alloy 1의 광학 현미경 사진

도 2는 본 발명의 실시예 2에 따른 Alloy 2를 압출한 압출재의 광학 현미경 조직 사진

도 3은 본 발명의 실시예 3의 Alloy 5를 압출하여 제조된 압출재의 조직 사진

도 4는 본 발명의 실시예 3의 Alloy 5를 열간 압출-열간 압연 과정을 통해 제작한 판재의 α-Mg 조직의 미세화를 보여주는 광학 현미경 조직 사진

도 5는 본 발명의 실시예 4에 따른 Alloy 20을 인장 시험하여 변형이 일어나기 전과 후의 미세 조직을 보여주는 광학 현미경 사진

도 6는 본 발명의 실시예 4에 따른 Alloy 19, 20, 21의 상온 인장 실험 데이터(Data)를 나타내는 그래프.

도 7은 본 발명의 실시예 4에 따른 Alloy 20의 투과 전자 현미경 사진

본 발명은 α-Mg 기지에 첨가원소의 고용(Solubility)을 증가시켜 육방조밀충전 구조인 마그네슘 합금의 축비 c/a를 이론적 값보다 감소시켜 소성 변형시 기저 슬립계 및 비-기저 슬립계에서 전위이동을 활발하게 하여 연성을 향상시킬 수 있는 축비가 감소된 마그네슘 합금 및 그 마그네슘 합금의 판재 제조방법에 관한 것이다.

오늘날 세계적으로 환경 및 에너지 절약 문제에 대한 관심이 고조됨에 따라 부품의 경량화가 절대적으로 요구되어지고 있는 바, 도로 및 항공, 철도를 통한 운송시 발생되는 이산화탄소로 인한 환경오염문제를 해결하여야 한다는 요구와 운송연료 절감을 위해 부품 또는 완제품의 경량화를 이루어야 한다는 요구가 점점 높아가고 있다. 이와 같은 상황에서 마그네슘 합금은 밀도가 알루미늄 합금의 2／3, 철 합금의 1／5로 상용합금 중 가장 가볍기 때문에, 제품의 경량화에 가장 효율적인 가능성을 제시하고 있다. 더불어 우수한 비강도(比强度), 강성, 진동흡수능, 가공성, 치수안정성, 전자파차단 효과를 가지고 있기 때문에 판재 마그네슘 합금은 이동 통신 및 노트북 컴퓨터 등의 전자／통신 제품의 외장재로서 이용이 확대되고 있는 실정이다.

그러나 이러한 마그네슘 합금은 육방조밀충전(Hexagonal Closed Packing)구조로서 소성가공에 필요한 슬립시스템(slip system)이 제한을 받기 때문에 상온에서 제품을 성형 제조하는 것이 매우 어려우므로 열간 가공을 통하여 성형품을 제조해야 하는 문제점이 있었다.

따라서 마그네슘 합금의 중간재 및 제품의 개발을 위해서는 성형성의 향상이 절대적으로 필요한데, 이를 위하여는 마그네슘 합금의 결정 구조를 미세하게 하여 연신율을 향상시키거나 육방조밀충전(Hexagonal Closed Packing)구조의 제한된 슬립계를 작동하게 하여 성형성을 개선하는 것이 가장 유효한 방법이다. 그러나, 마그네슘 판재의 수요가 점차 증가하는 현실에 비추어 현재 상용화된 마그네슘 합금에서는 요구되는 미세구조를 갖게 하거나 비-기저 슬립계(Non-basal slip system)의 작동 가능성을 높여 상온 성형성이 좋은 마그네슘 합금 판재의 제조가 효율적이지 못한 실정이다.

기존의 AZ31 합금의 경우 결정립을 미세화 하기 위하여 압연의 압하율을 높여야 하는데, 이 경우 심각한 균열 발생으로 인하여 두께감소율에 제한을 받게 되므로 결정립 미세화가 제한되고 기저 슬립계(Basal slip system) 및 쌍정(Twin)에 의해서만 소성 변형이 일어나기 때문에 소성 변형이 어렵다는 문제점이 있다. 즉, 이와 같은 고용체 합금의 경우 재료 내부에 재결정(recrystallization)을 일으킬 수 있는 소스(source)가 제한되어 있어 결정립을 미세화 하는데 한계가 있고. 육방조밀충전(Hexagonal Closed Packing)구조로 인해 소성가공에 필요한 슬립시스템(slip system)이 제한을 받기 때문에 상온 성형이 어려운 문제점을 가지고 있다.

본 발명은 상기한 바와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은, 소성 변형시 기저 슬립계(Basal slip system) 및 비-기저 슬립계(Non-basal slip system)에서 전위이동을 활발하게 하여 쌍정의 발생 없이도 상온에서의 성형성이 우수하고, 또한 첨가된 원소들이 기지 조직에 고용 강화됨으로써 신뢰성 있는 강도를 유지하면서 높은 연신율을 보이는 기계적 특성이 우수한 축비가 감소된 마그네슘 합금 및 그 마그네슘 합금 판재의 제조방법을 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 축비가 감소된 마그네슘 합금은 일반식 Mg_100-x-yA_xB_y로 표현되며, 여기에서 A는 희토류 원소 또는 상기 희토류 원소들로 이루어진 상용화된 합금에서 선택되는 하나 또는 둘 이상의 원소 또는 합금이며, B는 베릴륨(Be), 알루미늄(Al), 규소(Si), 코발트(Co), 니켈(Ni), 구리(Cu), 아연(Zn), 갈륨(Ga), 게르마늄(Ge), 팔라듐(Pd), 은(Ag), 카드뮴(Cd), 인듐(In), 주석(Sn), 안티몬(Sb), 납(Pb), 창연(Bi), 칼슘(Ca), 망간(Mn), 몰리브덴(Mo), 코발트(Co), 질소(N), 탄소(C), 인(P), 붕소(B), 스트론튬(Sr) 중에서 선택되는 하나 또는 둘 이상의 원소이고, x, y는 각각 x는 6wt% 이하, y는 5wt% 이하인 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명에 따른 축비가 감소된 마그네슘 합금은 Mg 기지의 단위정의 변의 길이 a 와 단위정의 높이 c의 상대적 비로 정의되는 축비 c/a가 1.61 이하이다.

또한 본 발명에 따른 축비가 감소된 마그네슘 합금에서, 희토류 원소들로 이루어진 상용화된 합금은 디디늄계 미시메탈 또는 세륨계 미시메탈 또는 란타늄계 미시메탈이다.

또한 본 발명에 따른 축비가 감소된 마그네슘 합금에서 디디늄계 미시메탈은 Nd(neodymium)과 Pr(praseodymuim)을 포함한다.

또한 본 발명에 따른 축비가 감소된 마그네슘 합금에서 세륨계 미시메탈은 45wt%≤Ce≤65wt%, 20wt%≤La≤30wt%, 5wt%≤Nd≤15wt%, Pr 10wt% 이하이다.

또한 본 발명에 따른 축비가 감소된 마그네슘 합금의 판재 제조방법은 일반식 Mg_100-x-yA_xB_y로 표현되며, 상기 A는 희토류 원소 또는 상기 희토류 원소들로 이루어진 상용화된 합금에서 선택되는 하나 또는 둘 이상의 원소 또는 합금이고, 상기 B는 베릴륨(Be), 알루미늄(Al), 규소(Si), 코발트(Co), 니켈(Ni), 구리(Cu), 아연(Zn), 갈륨(Ga), 게르마늄(Ge), 팔라듐(Pd), 은(Ag), 카드뮴(Cd), 인듐(In), 주석(Sn), 안티몬(Sb), 납(Pb), 창연(Bi), 칼슘(Ca), 망간(Mn), 몰리브덴(Mo), 코발트(Co), 질소(N), 탄소(C), 인(P), 붕소(B), 스트론튬(Sr) 중에서 선택되는 하나 또는 둘 이상의 원소이고, 상기 x, y는 각각 x는 6wt% 이하, y는 5wt% 이하인 마그네슘 합금 조성물을 용해주조하여, 상기 Mg 기지의 단위정의 변의 길이 a 와 단위정의 높이 c의 상대적 비로 정의되는 축비 c/a가 1.61 이하인 마그네슘 합금 주조재를 만드는 단계, 상기 주조재를 열간압출하는 단계, 상기 열간압출재를 열간압연하여 판재를 만드는 단계를 포함한다.

또한 본 발명에 따른 축비가 감소된 마그네슘 합금의 판재 제조방법에서, 열간압출단계는 250∼400℃에서 상기 주조재를 예열한 후 같은 온도에서 압출비 10:1, 압출 다이각 180ㅀ, 램속도 2cm/min의 압출조건으로 열간압출한다.

또한 본 발명에 따른 축비가 감소된 마그네슘 합금의 판재 제조방법에서 열간압연단계는 250∼400℃에서 25∼50%의 두께 수축률로 두께 1mm까지 반복 열간압연한다.

이하, 본 발명에 따른 축비 c/a가 감소된 마그네슘 합금의 구성을 첨부도면을 참조하여 상세히 설명한다.

본 발명에 따른 축비 c/a가 감소된 마그네슘 합금 판재는 일반식 Mg_100-x-yA_xB_y로 표현된다.

여기에서 첨가원소 A그룹은 희토류 원소(Rare earth elements)와 이들로 이루어진 상용화된 합금이다. 첨가 원소 A 그룹에 속하는 희토류 원소(Rare earth elements)는 스칸듐(Sc), 이트륨(Y) 및 원자번호 57에서 71인 란탄(La) 계열의 15원소(란탄(La), 세륨(Ce), 프라세오디뮴(Pr), 사마륨(Sm), 유로륨(Eu), 가돌리늄(Gd), 테류븀(Tb), 디스프로슘(Dy), 홀뮴(Ho), 에르븀(Er), 툴륨(Tm), 에르테븀(Yb), 루테튬(Lu))를 합친 17원소를 총칭한다.

희토류 원소로 이루어진 상용화된 합금은 원자 번호 57에서 71까지의 원소로 이루어진 상용화된 합금으로 다양한 종류의 미시메탈을 포함하며 디디늄계 미시메탈(Didymium misch metal), 세륨계 미시메탈(Ce-rich misch metal) 또는 란타늄계 미시메탈(La-rich misch metal) 중 선택되는 하나 또는 둘 이상의 원소 및 합금이다. 디디늄계 미시메탈은 Nd(neodymium)과 Pr(praseodymuim)을 포함하는 희토류계 합금 조성이며, 특히 세륨계 미시메탈은 45wt%≤Ce≤65wt%, 20wt%≤La≤30wt%, 5wt%≤Nd≤15wt%, Pr 10wt% 이하의 주조성 범위를 가지면서, 미시메탈이 정출되는 특성상 기타 15 가지 이상의 미량 원소가 존재하는 상용화된 미시메탈 합금을 의미한다.

여기에서, 첨가 원소 A 그룹의 희토류 원소(Rare earth elements) 또는 미시메탈의 첨가 범위가 6wt%를 초과할 경우 Mg₁₂RE성분의 취성을 갖는 2상 분률이 증가되어 상온에서 재료의 연신이 없기 때문에 바람직하지 않다. 따라서 본 발명에서 원소 A의 첨가 범위는 6wt% 이하로 제한한다.

본 발명에 따른 축비 c/a가 감소된 마그네슘 합금 판재에서는 희토류 원소(Rare earth elements)를 마그네슘 기지 내에 고용시키기 위하여 원소 B 그룹이 첨가된다. 첨가원소 B그룹은 베릴륨(Be), 알루미늄(Al), 규소(Si), 코발트(Co), 니켈(Ni), 구리(Cu), 아연(Zn), 갈륨(Ga), 게르마늄(Ge), 팔라듐(Pd), 은(Ag), 카드뮴(Cd), 인듐(In), 주석(Sn), 안티몬(Sb), 납(Pb), 창연(Bi), 칼슘(Ca), 망간(Mn), 몰리브덴(Mo), 코발트(Co), 질소(N), 탄소(C), 인(P), 붕소(B), 스트론튬(Sr) 중에서 선택되는 하나 또는 둘 이상의 원소이다. 첨가 원소 B 그룹은 마그네슘과 친화력이 상대적으로 약하나 희토류 원소(Rare earth elements)들과는 친화력이 강한 원소들로 마그네슘보다 원자 크기가 큰 희토류 원소(Rare earth elements)들을 육방조밀충전(Hexagonal Closed Packing)구조인 α-Mg 기지 내에 고용(Solubility)을 증가시켜 단위정의 변의 길이 a와 단위정의 높이 c의 상대적 비(Ratio) c/a를 1.622에서 1.61이하로 감소시킬 수 있는 원소들로 구성된다. 그 대표적인 예가 붕소(B), 실리콘(Si), 구리(Cu)와 니켈(Ni), 주석(Sn), 은(Ag)이다. 또한 첨가 원소 B 그룹에 의하여 제 2상 또는 3상이 생성될 수도 있으며 이들은 합금의 기계적 특성을 향상시킨다. 마그네슘에 고용도를 가지고 있는 첨가 원소 B 그룹에 속하는 원소들은 Mg-Rare earth계 (또는 Mg-Misch metal계)에 포함되어 다상(multi-phases)을 얻을 수 있게 된다. 이 첨가 원소 B 그룹(Be, Al, Si, Co, Si, Ni, Cu, Zn, Ga, Ge, Pd, Ag, Cd, In, Sn, Sb, Pb, Bi, Ca, Mn, Mo, Co, N, C, P, B, Sr)의 첨가 범위가 5wt%를 초과할 경우, 첨가 원소 B 그룹의 원소들에 의해 형성될 수 있는 제 2상이나 3상이 마그네슘 기지에 과하게 형성되면서 오히려 α-Mg 기지에 희토류 원소(Rare earth elements)의 고용 효과를 떨어뜨릴 수 있으므로 바람직하지 않다. 따라서 본 발명에서 원소 B 그룹의 첨가범위는 5wt% 이하로 제한한다.

본 발명에 따른 축비 c/a가 감소된 마그네슘 합금 판재는 마그네슘 합금 주조재를 압출 및 압연 가공하여 제조된다. 일반적으로 마그네슘 합금은 상온에서 가공성을 확보할 수 없으므로 본 실시예에서는 건전한 가공재를 얻기 위하여 고온 가공을 행하게 되며 주조재의 가공 온도는 실험을 통하여 가공재의 건전성을 확보할 수 있는 범위로 설정한다. 압출의 경우 주조재를 250~400℃에서 예열한 후 같은 온도에서 압출을 수행한다. 압출 조건으로는 압출비 10:1, 압출 다이각 180ㅀ, 램속도(ram speed) 2cm/min을 적용한다. 또한 250~400℃에서 30% 두께 수축률로 반복 압연하여 두께 1mm의 압연물을 얻을 수 있다.

본 발명에 따르는 축비 c/a가 감소된 마그네슘 합금은 아래의 실시예에서와 같이 압출과 압연을 통해 판재로 제조할 수 있는 바, 상온 인장 실험에 의해 제조된 각 판재의 연신률과 항복, 인장 강도를 측정하였고 그 중 대표적 판재를 선정하여 마그네슘 합금 판재의 축비 c/a가 1.61이하로 낮아짐을 투과 전자 현미경 사진을 통해 계산하여 확인하였다.

[실시예 1]

아래의 표 1은 다양한 실시예의 합금 조성물을 주조, 열간 압출-열간 압연 과정을 통해 판재로 만들어 항복강도, 인장강도, 상온연신률을 측정한 표로서, 개시된 바와 같은 마그네슘 합금 조성물의 용탕을 준비하고 주조방법에 의해 주조재를 얻는다. 주조는 전기유도가열로에서 700℃로 카본 도가니를 가열하여 마그네슘을 용융시킨 다음 다른 첨가물을 첨가하여 합금 용탕을 만들고 120℃로 예열시킨 주조틀에 합금 용탕을 주입하여 주조재를 제조한다.

제조한 주조재에서 미시메탈이 첨가되어서 생성되는 제 2상은 Mg₁₂Ce상이며, 도 1은 본 발명의 실시예 1에 따른 Alloy 1의 광학 현미경(Optical microscope) 사진으로 주조재의 α-Mg 기지에 Mg₁₂Ce상이 형성되어 있는 것을 보여주고 있다. 본 실시예에서는 Sn 원소를 첨가하여 α-Mg 기지에 Ce 원소의 고용(Solubility)을 증가시켜 육방조밀충전(Hexagonal Closed packing)구조인 α-Mg 기지의 단위정의 길이 a와 단위정의 높이 c의 비(Ratio) c/a를 감소시켰으며, 열간 압출-열간 압연 과 정을 통해 합금주조재를 판재로 만들어 상온에서 인장 실험을 실시하고 우수한 연신률을 보이는 합금의 축비 c/a를 측정하였다.

[실시예 2]

실시예 2에서는 표 1에서 제시한 Alloy 2의 주조재를 열간 압출로 가공한다. 가공 조건은 320℃에서 예열한 후 같은 온도에서 압출비 10:1, 압출 다이각 180ㅀ 램속도(ram speed) 2cm/min을 적용하여 압출한다. 도 2는 실시예 2에 따른 Alloy 2를 압출한 압출재에서 제2상(Mg₁₂Ce)이 α-Mg 기지 내로 입자화되어 분산되고 α-Mg 조직의 미세화를 보여주는 광학 현미경(Optical microscope) 조직 사진이다.

[실시예 3]

실시예 3에서는 표 1에서 제시한 Alloy 5의 주조재를 열간 압출로 가공한다. 가공 조건은 400℃에서 예열한 후 같은 온도에서 압출비 10:1, 압출 다이각 180ㅀ 램속도(ram speed) 2cm/min을 적용하여 압출한다. 도 3은 실시예 3의 Alloy 5를 압출하여 제조된 압출재에서 제2상(Mg₁₂Ce)이 α-Mg 기지 내로 입자화되어 분산되고 α-Mg 조직의 미세화를 보여주는 광학 현미경(Optical microscope) 조직 사진이다.

실시예 3의 압출재를 이용하여 소재 온도 320℃, 롤온도 100℃에서 두께를 30%씩 감소시키는 방법으로 두께가 1mm가 될 때까지 반복 압연하여 마그네슘 판재를 제작하였다. 도 4는 실시예 3의 Alloy 5를 열간 압출-열간 압연 과정을 통해 제작한 판재에서 제2상(Mg₁₂Ce)이 α-Mg 기지 내로 입자화되어 분산되고 α-Mg 조직의 미세화를 보여주는 광학 현미경 사진이다.

[실시예 4]

실시예 4에서는 표 1에서 제시한 Alloy 1∼21의 합금 조성을 주조한 후 실시예 2~4와 같은 과정을 통해 250~400℃에서 예열하고 같은 온도에서 압출비 10:1, 압출 다이각 180ㅀ, 램속도(ram speed) 2cm/min을 적용하여 열간 압출한 뒤 250~400℃에서 30% 두께 수축률로 두께 1mm까지 반복 열간 압연하여 Alloy 1~21을 판재로 제조한다. 이어서 판재를 300℃에서 15분간 열처리하고, 상온에서 변형률 1x10^-4s^-1로 인장 시험을 통해 얻은 연신율을 측정하였으며, 그 결과를 표 1에 표시하였다. 실시예 4에서 알 수 있는 바와 같이 인장 실험을 실시한 모든 조성에서 150MPa 이상의 신뢰성 있는 강도와 22%~30%의 높은 연신율을 보였다.

도 5는 Alloy 20을 인장 시험하여 변형이 일어나기 전과 후의 미세 조직을 보여주는 광학 현미경 사진으로서, 육방조밀충전(Hexagonal Closed Packing)구조인 α-Mg 기지의 단위정의 변의 길이 a와 높이 c의 비(Ratio)인 c/a 가 감소되어 비-기저 슬립계(Non-basal slip system)에서 전위의 이동을 활발하게 하여 높은 연신율을 보이면서 쌍정(Twin)이 발생하지 않음을 확인할 수 있다.

도 6은 Alloy 19, 20, 21의 상온 인장 실험 데이터(Data)를 나타내는 그래프이다.

도 7은 가장 높은 연신율을 보인 Alloy 20의 투과 전자 현미경(Transmission electron microscope) 사진으로 먼저 α-Mg 기지 영역의 사진 촬영을 하고 [0001] 면과

면의 회절 패턴을 얻었다. [0001],

면의 명시야상(Bright field) 이미지와 제한 시야 회절패턴 이미지가 도 7에 도시되었다.

(1)

(2)

육방조밀충전(Hexagonal Closed Packing)구조의 단위정의 변의 길이 a와 단위정의 높이 c의 비(Ratio) c/a를 구하기 위하여, 먼저 [0001]면의 수치를 (1)식에 대입하여 d값을 구했으며 여기서 r 값은 이미지 상에서 측정된 값이고 λ는 파장으로서 200kV에서 2.51pm였다. 이렇게 구해진 0.274nm의 d값을 식 (2)에 대입하여 0.316nm의 a값을 구하였다. 또한

면의 수치를 같은 방식으로 대입하여 0.503nm의 c값을 구하였으며, 그 결과 1.592의 축비 c/a 값을 측정하였다.

따라서 기존 판재 성형용 마그네슘 합금과 비교할 때 본 발명에 따른 축비 c/a가 감소된 마그네슘 합금 판재는 육방조밀충전(Hexagonal closed packing)구조인 α-Mg 기지의 단위정의 높이 c와 단위정의 변의 길이 a의 비(Ratio) c/a를 감소시켜 비-기저 슬립계(Non-basal slip system)에서 전위 이동을 활발하게 하여 쌍정의 발생 없이 상온 성형성을 증가시키기 때문에 기존의 결정립 미세화를 통하여 성형성을 증가시키는 방법과 더불어 제조된 마그네슘 판재의 성형성을 크게 높일 수 있다.

이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명에 따른 축비가 감소된 마그네슘 합금에 따르면, 마그네슘 합금에 첨가 원소 B 그룹을 첨가하여 육방조밀충전(Hexagonal Closed Packing)구조인 α-Mg 기지에 마그네슘보다 원자 크기가 큰 희토류 원소를 기지 내에 고용시켜 단위정의 높이 c와 단위정의 변의 길이 a의 비(Ratio) c/a를 1.622에서 1.61이하로 감소시켜 기저 슬립계(Basal slip system) 및 비-기저 슬립계(Non-basal slip system)에서 전위 이동을 활발하게 하여 쌍정(Twin)의 발생 없이도 상온에서의 성형성을 증가시킬 수 있다.

또한, 본 발명의 축비 c/a가 감소된 마그네슘 합금 판재는 제 2상 또는 다상의 마그네슘 합금이 열간 압출, 열간 압연 공정을 거쳐 재결정(recrystallization) 됨으로써 결정립이 극미세화한다.

또한, 본 발명의 축비 c/a가 감소된 마그네슘 합금 판재는, 미세한 결정 구조를 가짐으로써 합금이 실제 사용되는 상온 영역에서는 고강도와 고인성(高靭性)을 지니는 기계적 성질을 나타내고, 실제로 성형이 되는 온도에서 연신율이 우수하여 성형성이 향상된다.

또한, 본 발명의 축비 c/a가 감소된 마그네슘 합금 판재의 제조방법에 따르면 결정립이 미세하고 축비 c/a를 감소시킨 마그네슘 합금의 압출재를 제조할 수 있을 뿐만 아니라 마그네슘 합금의 판재 역시 생산이 가능하게 되고 이렇게 제조된 마그네슘 판재는 결정립이 미세하고 축비 c/a가 1.61이하로 감소되어 기저 슬립계(Basal slip system) 및 비-기저 슬립계(Non-basal slip system)에서 전위 이동을 활발하게 하여 쌍정(Twin)의 발생 없이도 상온 성형성이 대단히 우수하다. 따라서 본 발명의 마그네슘 합금 판재는 도로 및 항공, 철도운송 수의 경량화를 가능하게 하고 이동 통신 및 노트북 컴퓨터 등의 전자／통신 제품 등의 외장재로서 널리 응용될 수 있다.

Claims

일반식 Mg_100-x-yA_xB_y로 표현되며;

상기 A는 희토류 원소 또는 상기 희토류 원소들로 이루어진 상용화된 합금에서 선택되는 하나 또는 둘 이상의 원소 또는 합금이며;

상기 B는 베릴륨(Be), 알루미늄(Al), 규소(Si), 코발트(Co), 니켈(Ni), 구리(Cu), 아연(Zn), 갈륨(Ga), 게르마늄(Ge), 팔라듐(Pd), 은(Ag), 카드뮴(Cd), 인듐(In), 주석(Sn), 안티몬(Sb), 납(Pb), 창연(Bi), 칼슘(Ca), 망간(Mn), 몰리브덴(Mo), 코발트(Co), 질소(N), 탄소(C), 인(P), 붕소(B), 스트론튬(Sr) 중에서 선택되는 하나 또는 둘 이상의 원소이고;

상기 x, y는 각각 x는 6wt% 이하, y는 5wt% 이하이며,

상기 B는 상기 Mg 기지 내에 상기 A의 고용을 증가시켜 상기 Mg 기지의 단위정의 변의 길이 a 와 단위정의 높이 c의 상대적 비로 정의되는 축비 c/a가 1.61 이하인 것을 특징으로 하는 축비가 감소된 마그네슘 합금.
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청구항 1에 있어서,

상기 희토류 원소들로 이루어진 상용화된 합금은 디디늄계 미시메탈 또는 세 륨계 미시메탈 또는 란타늄계 미시메탈인 것을 특징으로 하는 축비가 감소된 마그네슘 합금.
청구항 3에 있어서,

상기 디디늄계 미시메탈은 Nd(neodymium)과 Pr(praseodymuim)을 포함하는 것을 특징으로 하는 축비가 감소된 마그네슘 합금.
청구항 3에 있어서,

상기 세륨계 미시메탈은 45wt%≤Ce≤65wt%, 20wt%≤La≤30wt%, 5wt%≤Nd≤15wt%, Pr 10wt% 이하인 것을 특징으로 하는 축비가 감소된 마그네슘 합금.
일반식 Mg_100-x-yA_xB_y로 표현되며, 상기 A는 희토류 원소 또는 상기 희토류 원소들로 이루어진 상용화된 합금에서 선택되는 하나 또는 둘 이상의 원소 또는 합금이고, 상기 B는 베릴륨(Be), 알루미늄(Al), 규소(Si), 코발트(Co), 니켈(Ni), 구리(Cu), 아연(Zn), 갈륨(Ga), 게르마늄(Ge), 팔라듐(Pd), 은(Ag), 카드뮴(Cd), 인듐(In), 주석(Sn), 안티몬(Sb), 납(Pb), 창연(Bi), 칼슘(Ca), 망간(Mn), 몰리브덴(Mo), 코발트(Co), 질소(N), 탄소(C), 인(P), 붕소(B), 스트론튬(Sr) 중에서 선택되는 하나 또는 둘 이상의 원소이고, 상기 x, y는 각각 x는 6wt% 이하, y는 5wt% 이하인 마그네슘 합금 조성물을 용해주조하여, 상기 Mg 기지의 단위정의 변의 길이 a 와 단위정의 높이 c의 상대적 비로 정의되는 축비 c/a가 1.61 이하인 마그네슘 합금 주조재를 만드는 단계,

상기 주조재를 250∼400℃에서 예열한 후 같은 온도에서 압출비 10:1, 압출 다이각 180°, 램속도 2cm/min의 압출조건으로 열간압출하는 단계,

상기 열간압출재를 250∼400℃에서 25∼50%의 두께 수축률로 두께 1mm까지 반복 열간압연하여 판재를 만드는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 축비가 감소된 마그네슘 합금 판재의 제조방법.
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