미세강섬유보강 고강도 경량알루미늄 복합재료의 제조

초록

섬유강화 금속기지 복합재료의 제조에 있어 강화섬유와 기지금속간의 결합 및 계면 반응은 기계적 성질 변화와 강화효과에 큰 영향을 미친다. 따라서 기지금속과 강화섬유 사이에 wettability의 향상과 계면에서의 반응을 제어할 수 있는 방안에 대한 연구는 MMC의 제조에 있어 반드시 선행되야 할 연구과제라 할 수 있다. 본 연구에서 용탕단조에 의하여 제조된 미세강선 보강 알루미늄 합금 복합소재에 있어, 보강재인 미세 강섬유와 기지금속간의 게면 반응성에 미치는 강섬유의 표면처리 상태 및 열처렝 따른 게면 반응층의 변화 양상 등을 조사 검토하여 보았으며 아울러 이들 복합소재의 기계적 성질에 대하여도 조사하여 보았다. 본 연구에서는 기지금속으로써 주조성과 기계적 성질이 우수한 AC4D 알루미늄 합금을 기지 금속으로 사용하였으며 보강섬유로는 냉간인발된 미세강선(175㎛)을 사용하였으며, 프란자 가압식 용탕단조장치를 이용하여 복합재료를 제조하였다. 제조된 시편은 SEM, EDS를 이용하여 계면층 본석을 시도하였으며, 아울러 인장시험 및 파단강도를 측정하여 보았다. 그결과 아무처리도 행하지 않은 미세강선의 경우 용탕용탕단조한 주방상태하에서도 얇은 반응층이 발생하였으며 섬유표면의 산화물의 영향으로 인하여 부분적으로 기지금속과의 접합이 일어나지 않은 부분도 일부 존재하였다. 그리고 침질화처리를 행한 미세강선 보강 복합소재의 경우에는 보강섬유표면에 침질화층이 두텁게 형성되었음에 기인하여 기지금속과의 계면반응층이 거의 생성되지 않았으며, 3시간 동안의 용체화 처리훙에도 아무런 반응층이 생성되지 않았다. 그러나 인장시험 결과 침질화처리에 의하여 냉간인발한 강선이 상당히 연화되었음을 알 수 있었다. 기리고 두께 0.2㎛ 정도 두께로 Brass coating 처리한 미세강선의 경우 기지금속과의 계면에 극히 얇은 반응층을 형성함에 의하여 기지금속과의 접합성이 상당히 좋아졌으며, 아울러 이 미세강선 복합소재(볼합화율 40%)의 인장강도 및 파단강도는 일반 단조강 정도로 매우 강함을 알 수 있었다. 결론적을 두께 0.2㎛ 정도로 Brass coating처리한 미세강선(직경 175㎛)으로 보강한 용탕단조한 알루미늄 복합소재(복합화율 40%), 기지금속과의 계면에 극히 얇은 방응층을 형성함에 의하여 기지금속과의 접합성이 상당히 향상되었으며, 용탕단조한 주방상태하에서 냉간단조강과 비슷한 인