고온 및 중변형률 속도에 따른 AI-6082-T6 유동응력 특성 연구

초록

본 논문은 선박 및 해양구조물에서 헬리콥터의 이착륙에 사용되는 헬리데크 경량화를 목적으로 한다. 이를 위하여 기존 헬리데크 소재인 강재로부터 알루미늄 소재 (AI-6082-T6)로 변경하였으며, 알루미늄 합금의 온도 변화 및 고속 변형에 대한 기계적 물성치를 확보하기 위한 실험적 연구를 수행하였다. 헬리콥터 비상 추락 시 발생되는 헬리데크 갑판 화재를 가정하여 고온의 열원 (0℃, 100℃, 200℃, 250℃, 300℃)과 헬기의 이착륙시 구조물이 경험할 것으로 예측되는 중변형률 속도 (준정적, 1/s, 10/s)를 실험 변수로 설정하여 인장 실험을 수행하고 이에 따른 유동응력을 산출하여 알루미늄강재의 특성을 분석하였다. 실험 결과 100℃ 내외의 온도 구간에서는 재료의 유동 응력 감소가 크지 않았지만, 200℃이상의 고온에서 유동응력이 현저하게 감소하며 온도가 높아질수록 유동응력의 감소가 확연해졌다. 변형률 속도의 증가에 따라 진인장 강도가 증가하였으며, 반면 진인장 강도에 상응하는 소성 변형률의 변동성은 확인할 수 없었다. 또한 화재후 소재의 물성치 변화를 파악하기 위하여 열원 노출 및 냉각 후 실험 (손상 실험)을 산업 규격에 따라 실시하였다. 손상 실험에서 열원 온도가 높을수록 유동 응력이 현저하게 감소하였으며, 열원의 온도가 300℃이상일 경우 변형률 속도에 따른 유동 응력의 변동성이 관찰되지 않았다.