Mg-Al 합금계에 Sn 첨가에 따른 석출상 예측 및 열기계가공에 따른 기계적 특성

1. Mg-Al합금계에 Sn첨가에 따른 석출상 예측 및 열기계가공에 따른 기계적 특성 The date of presentation 2007.12.7 Nam Seok Kim, Jeong Whan Han

2. 저비용 고효율 압연/압출 공정 기술 개발 필요 Research objective 고강도 고성형 마그네슘 합금 개발 고강도, 고성형성 가공용 마그네슘 합금개발 필요 알루미늄 합금 마그네슘가공재 비강도(Specific Strength) 고강도 마그네슘주조재 철강재료 • 석출/분산상 제어 • 결정립 미세화 • 평형/비평형상 제어 연성(Elongation)

3. 장점주조성 양호기계적 성질 우수 단점온도 증가 시 강도 저하→ 고온취약 Mg17Al12 생성을 억제 Introduction Mg-Al Mg-Sn 770.5 Liquid Mg Mg2Sn 90.4 232 βSn • 770℃의 높은 용융점 • 공정온도 561.2℃(Mg-Al합금 473℃→열적안정) • 고온에서 14.85wt%의 높은 고용도(저온에서 고용도 낮음→석출 강화형 합금)

4. Vertical section Solid solubility Introduction W%(Sn@HCP) T[C] - 삼원계 합금에서는 540℃에서 최대 11.1wt%의 고용 (Al 3wt%일 경우)

5. condition Sn wt% Sn wt% Experimental Procedures Thermodynamic calculation • Mg rich • Al 3% 고정 • Sn (1,2,3) % Solidification process HCP+LIQUID HCP HCP+Mg2Sn HCP+Mg2Sn+Mg17Al12

6. 시효처리 Experimental Procedures History of Heat treatment 용체화 400 C or 500  C Temperature 200 C Quenching 석출 Time

7. Sn 2% Sn 3% condition Results Sn 1% Thermodynamic calculation • Mg rich • Al 3% 고정 • Sn (1,2,3) %

8. Results Precipitation temperature and phase fractions Mg17Al12 Mg2Sn 。 거의 일정 선형적 증가 。

9. Results Phase analysis of as-cast Mg-3Al-xSn • 상분석 : coarse lump상과fine irregular 상으로 구분 • EDAX 분석에 의해 A-type 상은 Mg17Al12(β),B-type 은 Mg2Sn 상으로 추정됨 Matrix Grain boundary A-type B-type Mg2Sn Mg17Al12(β)

10. Results XRD-Analysis of Mg-3Al-xSn alloy Sn 증가에 따른 XRD 변화 • α-Mg 감소 • Mg2Sn 증가 • Mg17Al12 감소

11. 80 Mg-3Al-1Sn 70 Mg-3Al-2Sn Mg-3Al-3Sn 60 50 Hv(98mN) 40 30 20 10 0 As-cast S.S.T Aging Condition Results Hardness value of Mg-3Al-xSn alloys Sn 증가에 따른 Hv 변화 Sn 3 wt% 일 때 Aging 처리 후 53Hv로 가장 높게 나왔음

12. Conclusion • 열역학적 계산을 통한 수치해석 결과 Sn의 함량이증가할 수록 Mg2Sn상의 석출온도 및 상분율이선형적으로 증가. Mg17Al12상은 거의 일정 • 조직 분석 결과 조대한 Mg17Al12상과 미세한불규칙적 형태인 Mg2Sn석출상을 관찰 • XRD분석 결과 Sn의 함량이 늘어날 수록Mg2Sn상 증가, Mg17Al12상 감소 • Sn 3 wt%일 때 Aging처리 후 53Hv로 가장 높게나왔음. 이는 고용되어 있던 Mg2Sn상이 석출되면서합금의 강화에 기여한 것으로 사료됨