분말야금법에 의해 제조된 Al-16Si-5Fe계 합금의 고속 초소성 변형에 관한 연구

초록

최근, 급냉응고법으로 제조된 과공정 Al-Si계 분말합금이 two-stroke-cycle snow mobile용 피스톤 소재로 실용화되었는데, 이 분말합금은 Fe, Cu, Mg 및 Zr등의 합금원소의 첨가와 급냉응고 효과에 따른 초정 Si 입자 및 조직의 미세화에 의해 우수한 고온강도, 내피로 특성을 갖는 것으로 알려져 있으며, 이로 인해 피스톤의 무게의 약 20%경량화가 가능하였고 엔진출력을 약 10%향상시킬 수 있었다고 한다. 또한 상기 분말합금과 유사한 조성을 갖는 Al-16Si-5Fe계 분말합금은 500℃이상의 고온에서 고속초소성 변형을 나타내는 것으로 밝혀졌는데, 본 연구에서는 이 합금에서 보여지는 고속 초소성 변형에 관한 기구의 규명및 광범위한 온도와 변형속에 있어서의 변형거동을 조사하고자 하였다. 실온에서 520℃까지 초기 변형속도를 1.4 X 10(-3)s(-1)로 하여 인장시험을 행한 결과, 연신률은 300℃까지 35%이하의 낮은 값을 보이나, 온도가 높아짐에 따라 증가하여 400℃이상에서는 80%이상의 값을 나타내었고, 520℃에서는 200%정도의 높은 연성을 얻을 수 있었다. 비교적 큰 연성을 보인 400~520℃의 온도영역에서 초기 변형속도를 1.4 X 10(-5)s(-1) ~ 7 X 10(-1)s(-1)의 범위로 변화시켜 인장시험을 행한 결과, 연신률은 1.4X10(-1)s(-1) 의 변형속도까지는 변형속도의 증가와 더불어 증대하는 경향을 나타내고 이 변형속도에서 피크를 보인 다음 변형속도가 커짐에 따라 감소하였다. 또한 변형속도가 1.4X10(-1)s(-1) 부근에서는 450℃이상에서 200%이상의 큰 연성을 나타내었으며, 520℃에서는380%에 이르는 초소성 변형을 나타내었다. 시험온도가 540℃이상에서는 연성이 급격히 감소하였다. 초소성 변형된 시편에서는 입계부근에서 filament-like상으로 연신된 조직이 관찰되었다.