Processing Map 프로그램을 이용한 알루미늄 합금의 동적 재결정 거동 규명

초록

변형공정지도(Processing Map)는 Raj에 의해 처음 제안되어 고온 성형 시 온도와 변형률 속도의 영향을 지도로 보여준다. 이 지도는 성형성이 우수한 안전 영역과 불안정 영역으로 나누어 소재가 고온에서 힘을 받을 때 미세조직의 거동을 나타낸다. 그러나 순금속에만 적용이 가능해 범용성이 떨어지고 복잡한 단점을 가지고 있었다. Prasad 등은 이를 동적 재료 모델(dynamic materials model)을 바탕으로 간단하게 발전시켜 힘 분산 효율(efficiency of power dissipation)과 유동 불안정(flow instability) 영역을 중첩시켰다. 재료의 기계적 거동은 온도(T), 변형률, 변형률 속도로 구성된 유동응력(σ) 식인 구성 방정식(constitutive equation)으로 정의할 수 있다. 이러한 구성 방정식은 몇 가지 경우를 제외하고 소성 영역의 동적 거동까지 표현해 복잡한 경우가 많다. 공정 지도가 주목 받게 된 이유는 최적의 공정조건을 규명하기 위한 적합한 온도-변형률 속도 범위를 도출하는 과정이 비교적 간단해 소재나 공정의 성형성을 평가하는 유용한 도구로 이용되기 때문이다. 이와 관련해 주로 재료 내부 메커니즘에 대해 연구가 편중되어 있고 실생활에 많이 사용하는 알루미늄 합금, 티타늄, 구리, 스테인리스강에 대해 중점적으로 연구가 진행되어왔다. 이번 연구는 위와 같은 과정을 프로그래밍을 이용해 더욱 간소화하고 Raw Data만으로 수식 입력 없이 변형공정지도를 작성하는 프로그램을 개발하고자한다. 이번 연구는 인하대학교 재료구조제어연구실의 도움을 받아 AZ31을 합금을 사용해 비틀림 시험을 수행하여 변형공정지도를 작성하고 프로그램을 사용한 방식과 기존 방식의 차이점을 분석해 신뢰성을 확보하고자 했다.