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Twin roll strip casting 공정으로 제조된 Al 3003 합금의 저주기 피로 변형 거동에 미치는 열처리의 영향
백민석(M. S. Baek),함기수(G. S. Ham),어광준(K. J. Euh),정창열(C. Y. Jung),이기안(K. A. Lee) 한국소성가공학회 2016 한국소성가공학회 학술대회 논문집 Vol.2016 No.4
본 연구는 Strip casting 공정으로 제조된 Al 3003 합금의 저주기 피로 특성에 미치는 후 열처리 영향에 대하여 조사하였다. 쌍롤 박판 주조(twin roll strip casting) 공정을 이용하여 두께 8mm, 폭 400mm의 Al 3003 합금 스트립을 제조, 사용하였다. Strip casting 공정으로 제조된 Al 합금에서는 일반적인 Al 합금의 미세 조직과 다르게 급냉 응고 조직인 globular type 의 dendrite가 관찰되었다. 이러한 급냉 응고 조직은 열처리(450℃/6h, 공냉) 이후 다소 치밀화되고 조대해지는 것을 확인할 수 있었다. 열처리 전 Al 3003 F 소재와 열처리 후 Al 3003 O 소재 의 XRD 및 EPMA 분석 결과 Al 기지에 Al6(Mn, Fe) 및 a-Al(Mn, Fe)Si 상들이 관찰되었다. 상기 상들은 열처리 이후 미세하고 고르게 분포되는 것을 FE-SEM 및 TEM 결과를 통하여 확인할 수 있었다. 기본적인 기계적 특성 평가를 위하여 F 소재와 O 소재의 상온 인장 시험을 수행하였다. F 소재의 항복 강도는 120.78MPa,최대 인장 강도는 166.18MPa 그리고 연신율은 19.86%로 얻어졌다. 열처리 후 O 소재의 항복 강도는 F 소재보다 10 MPa 낮아졌고 최대 인장 강도는 유사한 값을 나타냈으며 연신율은 약 4.5% 증가하는 결과를 나타내었다. 저주기 피로 시험은 stress ratio(R) =-1, strain rate = 1x10<SUP>-3</SUP>/s, low cycle fatigue limit = 10<SUP>4</SUP> 으로 상온에서 수행하였다. 저주기 피로 시험 결과 열처리 후 O 소재가 열처리 전 F 소재보다 저주기 피로 특성이 우수하게 나타났다. 저주기 피로 파단면과 파단면의 단면을 분석/관찰하였으며, 열처리 후 피로 특성(수명)이 우수한 것은 강화상들의 미세하고 고른 분포와 급냉 응고 조직의 치밀화에 기인하는 것을 알 수 있었다.
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