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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.
Twin roll strip casting 공정으로 제조된 Al 3527K 합금의 인장 및 피로 변형 거동
함기수(G. S. Ham),백민석(M. S. Baek),어광준(K. J. Euh),임영목(Y. M. Rhyim),이기안(K. A. Lee) 한국소성가공학회 2016 한국소성가공학회 학술대회 논문집 Vol.2016 No.4
This study investigated tensile and fatigue properties of Al 3527K alloy manufactured by strip casting process. Al 3527K alloy (as strip casted (F material)) produced by twin roll strip casting and H heat treated (480°C, 6hr, AC) alloy were examined and compared. Microstructure observation results revealed that both alloys (F and H) featured rapid solidification microstructures. In addition, both alloys were identified to be composed of Al, Al6(Mn, Fe) and AlFeMnSi phases. As H heat treatment was applied, Al 3527K-H alloy formed a more even phase distribution than Al 3527K-F alloy. The tensile properties showed that H heat treatment resulted in increase of strength and decrease of elongation. In tensile fracture surface observation, both alloys showed typical ductile fracture modes. The F alloy was measured to have a dimple size of 6.8㎛ on average, and the H alloy measured 4.2㎛ on average in fracture surfaces. High-cycle fatigue tests were performed using ISTRON 8501, and the test conditions were stress ratio R=0.1, 10 Hz at room temperature. The fatigue limit showed that H heat treatment resulted in increase of fatigue properties at all stress condition. Furthermore, F alloy featured a larger deviation in fatigue life in all identical stress conditions compared to the O alloy. This study also discussed the fatigue deformation behavior of Al 3527K alloy manufactured by strip casting through the abovementioned mechanical properties as well as the tensile and fatigue fractographies.
SLM 공정으로 제조된 AlSi10Mg 합금의 마모, 인장 및 고주기 피로 특성에 미치는 후열처리의 영향
박태현(T.-H. Park),백민석(M.-S. Baek),Yongho Sohn,이기안(K.-A. Lee) 한국소성가공학회 2020 한국소성가공학회 학술대회 논문집 Vol.2020 No.6
본 연구에서는 selective laser melting (SLM) 공정으로 제조된 AlSi10Mg 합금의 미세조직과 마모, 인장 및 고주기 피로 특성에 대해 조사하였다. 이와 함께 여러 기계적 특성에 미치는 석출 경화 열처리 효과도 알아보고자 하였다. 석출 경화 열처리로는 Al-Si 합금에 주로 사용되는 T6 열처리 그리고 direct aging (DA) 열처리를 수행하였다. 초기 미세조직 관찰결과, as-built 소재는 molten pool 내부에 cellular structure가 형성되어 있었으며 cellular structure boundary에 eutectic Si 들이 존재하는 것으로 나타났다. T6 열처리 이후 molten pool 및 cellular structure는 모두 사라졌고 Si 상들은 조대한 크기로 (μm 수준) 관찰되었다. 상온 인장 시험 결과 DA 소재는 as-built 소재보다 항복 및 인장 강도가 향상되었지만, T6 소재는 오히려 감소하였다. 고주기 피로 시험에서 피로한 (fatigue limit)은 DA 소재가 가장 높게 나타났고 모든 피로 응력 조건에서 우수한 피로특성을 보였다. 이에 반해 T6 소재는 상대적으로 낮은 피로 특성을 나타냈지만, 상온 마모 시험 결과에서 T6 소재가 asbuilt와DA 소재보다 우수한 특성을 나타냈다. 상기 결과들과 함께 파단면 해석을 기반으로 SLM 공정으로 제조된 AlSi10Mg 합금의 석출 경화 열처리에 따른 마모, 인장 및 피로 변형 기구를 규명하고자 하였다.