Al-16Si-5Fe계 분말압출재의 고온변형 및 고속초소성 거동

초록

분말야금법으로 제조된 과공정 Al-Si계 합금은 수송기기 및 가전용부품 등의 경량 내마모 저열팽창용 소재로 사용이 증대되고 있으며, 최근에 snow mobile 용 two-stroke-cycle 엔진의 양산 piston 소재로 실용화되었다[1]. 통상의 용해주조법에 의해 제조된 과공정 Al-Si계 합금은 조대한 Si 입자 및 금속간화합물 등에 의해 강도, 소성가공성 및 피삭성이 떨어지므로 고부하지향 및 정밀성형성이 요구되는 부품에 적용시키기에는 한계가 있다. 이에 비해, 분말야금법을 적용한 경우에는 Si 입자 및 결정립의 미세화를 도모할 수 있을 뿐만 아니라, 첨가원소의 고용량 확대와 금속간화합물의 미세화가 가능하여 합금원소의 종류와 첨가량을 대폭 늘릴 수 있으므로, 통상의 용해주조법으로는 얻을 수 없는 고성능 부품을 얻을 수 있다. 최근의 연구보고[2]에서, 급냉응고법으로 제조된 과공정 Al-16Si-5Fe- 1Cu-0.5Mg-1Zr(wt%) 합금분말을 열간압출법에 의해 치밀화 시킨 경우, 우수한 고온강도 뿐만 아니라, submicron 크기의 미세 결정립과 극미세 Al5FeSi 분산물의 존재에 의해 520℃에서 초소성현상(연신율:약400%)이 10-1s-1의 빠른 변형 속도 영역에서 나타남이 밝혀졌다. 이러한 고변형속도 초소성을 이용하면 통상의 소성가공장치를 이용한 정밀성형이 가능하게 되므로 공업재료로서의 응용확대가 기대된다. 본 연구에서는 내마모성을 더욱 향상시키기 위해 상기조성을 기지로하여 경질 SiC 입자를 5wt% 첨가한 합금(복합재료)을 대상으로 고온영역에서 광범위한 변형속도로 인장시험을 실시하여, 고온변형특성 및 초소성거동에 대해 조사하였다.