| 초록 |
수송기기 경량화를 위해 주조성, 가공성, 기계적 특성 및 재활용성 등이 우수한 알루미늄 합금이 기존 철강 소재를 대체할 소재로 활용범위가 점차 확대되고있다. 그러나 알루미늄 시트의 제조 비용이 높은 단점이 존재한다. 최근에는 박판주조공정(Twin-roll casting, TRC)를 이용하여 판재를 저비용으로 생산하는 연구가 진행중이다. 또한, 알루미늄 합금 중에서도 비강도가 우수한 7xxx(Al-Zn-Mg-Cu)계 합금을 수송기기에 적용하기 위한 연구가 진행되고 있다. 7xxx계 알루미늄 합금은 고액공존구간이 넓은 박판주조를 적용 시 판재가 제조되더라도 중심부 편석대 및 결함이 존재하여 판재 제조에 어려움이 있다. 최근에는 정밀한 공정제어를 통한 7xxx계 합금의 판재 제조에 대한 연구가 활발히 진행되고 있으나 합금 원소에 따른 박판주조재의 미세조직 관련된 연구는 많지 않다. 따라서 본 연구에서는 박판주조공정으로 제조한 고강도 Al-8Zn-2.5Mg-xCu 박판주조재의 미세조직에 미치는 Cu의 영향을 조사했다. 열역학계산결과 Cu 함량이 증가함에 따라 최종 응고부 액상량이 증가하여 표면 결함이 증가하며, 3 wt.% Cu를 첨가한 경우 최종 응고부 액상량이 임계점을 넘어감에 따라 다량의 표면 결함 및 수축공이 관찰되었다. 박판주조재의 주요 2차상은 Cu 함량이 증가함에 따라 증가하였으며, 중심부의 조대한 2차상 주변부에 미세한 η 상이 관찰되었다. Cu 함량이 증가함에 따라 전체 경도, 중심부 조대한 2차상 및 중심부 기지 경도가 증가하였다. 인장 특성의 경우 Cu 함량이 0에서 2 wt.% 증가함에 따라 중심부 편석대가 넓어져 항복강도 증가, 인장강도 및 연신율은 감소하였으며, 3Cu 합금의 경우 내부 수축공으로 인한 조기파단이 발생하였다. |
