Effect of Electrochemical Hydrogen Charging on Precipitation in 6061 Aluminum Alloy = 6061 알루미늄 합금의 전기화학적 수소 충전시 발생하는 석출경화 효과에 관한 연구

국문 초록 (Abstract)

6061 알루미늄 합금에서 전기화학적 수소 충전 직후 경도가 상승하는 현상을 관찰하였다. 석출경화 가능성을 평가하기 위해, 자연시효 및 인공시효 시편에 대해 전기화학적 수소 충전을 수행하였다. 그 결과, 자연시효 시편은 전기화학적 수소 충전 후 경도가 증가하고, 시간이 경과한 뒤에도 경도 증가가 유지된 반면, 인공시효 시편은 일정 시간이 지나면 원래 경도로 되돌아갔다. 한편, 수소압 충전 시편에서는 경도 증가 후 시간이 지나면서 경도가 초기 상태로 복귀하였으며, 이는 중성 수소의 장입으로는 석출경화가 발생하지 않았기 때문이다. 이러한 결과는 전기화학적 수소 충전으로 도입된 양전하 상태의 수소가 6061 알루미늄 합금의 석출 거동에 영향을 미칠 수 있음을 시사한다.
전기화학적 수소 충전 이후 시행한 TEM 분석 결과, 시편의 결정립에서 바늘 모양(needle-like)의 β'' 석출물과, 입계에서 금속간 화합물(intermetallic compound)이 형성된 것이 관찰되었다. 그러나 수소압 충전 시편에서는 수소압 충전 이전 시편과 비교해보았을 때, 석출물이 발생하지 않았다. 이러한 결과는 전기화학적 수소 충전으로 도입된, 편극된 상태의 수소가 6061 알루미늄 합금의 석출 거동에 영향을 미칠 수 있는 가능성을 제시한다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

An increase in hardness was observed immediately after electrochemical hydrogen charging of 6061 aluminum alloy. To evaluate the possibility of precipitation hardening, electrochemical hydrogen charging was performed on both naturally aged and artificially aged specimens. The results showed that the hardness of the naturally aged specimen increased after hydrogen charging and remained elevated over time, whereas the hardness of the artificially aged specimen gradually returned to its original value. In contrast, the specimen subjected to high-pressure hydrogen charging exhibited an initial increase in hardness followed by a return to its initial state over time, indicating that precipitation hardening did not occur under neutral hydrogen charging conditions. These findings suggest that positively charged hydrogen introduced through electrochemical charging can influence the precipitation behavior of 6061 aluminum alloy.
Transmission electron microscopy (TEM) analysis conducted after electrochemical hydrogen charging revealed the formation of needle-like β'' precipitates within the grains and intermetallic compounds along the grain boundaries. However, no precipitates were observed in the high-pressure hydrogen-charged specimens compared with the pre-charged condition. This result further supports that the positively polarized hydrogen introduced via electrochemical charging plays a role in promoting precipitation in 6061 aluminum alloy.

목차 (Table of Contents)

• Chapter 1. Introduction 7
• Chapter 2. Experimental procedure 18
• Chapter 3. Results and discussion 33
• Chapter 4. Conclusion 62
• Chapter 5. Academic contribution and future work 65
• Bibliography 68
• Abstract in Korean 74