| 고효율 저원가 희토 Mg-Zr 결정립 미세화제 개발 | ||
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 네이멍구 바오터우(包頭)희토연구원은 지르코늄과립 크기가 600nm보다 작은 희토 마그네슘－지르코늄(Mg-Zr) 결정립 미세화제 제품을 개발해 고효율 저원가 마그네슘합금 결정립 미세화제 제품의 부재를 해결함으로써 항공기 좌석, 자동차 안전구조재, 고속열차 경량화 등 궤도교통장비를 위한 고강도 주조 가변형 마그네슘합금재료 개발에 가능성을 제공하였다. 현재 중국의 산업 분야는 일반적으로 Mg-Zr 중간합금(intermediate alloy)을 결정립 미세화제로 이용하는데 시중의 기존 제품은 Zr원소 미세화 효율이 낮고(40% 이하) 지르코늄과립이 대량 침적되며 또한 미세화제 원가 및 이물질 함량이 높고 미세화 공정조작이 불안정적인 등 문제점이 많아 실제 산업응용에 적지 않은 어려움을 가져다주고 있다. 마그네슘합금의 결정립 크기 제어 기술은 마그네슘합금 재료성능 조절에 있어 가장 근본적이고도 효과가 뚜렷한 기술방법이다. Zr원소 및 희토원소 모두 마그네슘합금의 효과적인 미세화 원소로 합금속에서 상기 원소의 역할을 어떻게 충분히 발휘할지는 연구의 중점이다. 연구팀은 앞서 수행한 마그네슘합금에 대한 Mg, Zr 원소의 결합 미세화 메커니즘 연구에 기반하고 새로운 야금공정 제조방법을 도입해, 분포가 보다 밀집되고 부피가 보다 작은 Zr 입자로 하여금 Mg 결정핵에 보다 많은 부착기회를 제공하였다. 아울러 희토원소는 결정 과정 중 Mg 결정핵의 Zr입자 표면에의 부착능력을 강화시켜 마그네슘합금 결정립의 고효율적 미세화를 구현할 수 있다. 분석 결과 희토 Mg-Zr 결정립 미세화제 중 미세화 입자 크기는 기존에 비해 3분의 2 감소되었고 나노급 과립의 함량은 입자 총량의 60% 이상을 차지하였으며 과립 사이에서 응집현상이 발생하지 않았다. 합금재료에 대한 미세화 처리 후 결정립의 크기는 20% 더 감소된 35μm 이하에 도달하는 등 결정립 미세화 효과는 뚜렷하였다. 보다 미세한 결정립은 재료에 보다 나은 역학성능을 부여한다. 해당 제품은 현재 소규모 생산공정 개발을 마쳤으며 사용자에 의해 검증되었다. 제품 미세화 효율은 80% 이상에 도달하였고 원가는 기존의 Mg-Zr 결정립 미세화제에 비해 20% 이상 저감되었다. 해당 기술은 희토 마그네슘합금 주괴 제품의 산업화에 중요한 의미가 있는바 제품안팎의 금속 과립 불균일성을 효과적으로 줄여 제품안팎 합금 과립 크기를 기본적으로 일치시킴으로써 합금의 응력 수준을 대폭 향상시킴과 동시에 합금의 내용성을 더한층 증강시켰다. 뿐만 아니라 연구팀은 란타늄(La), 세륨(Ce) 등 희토원소가 마그네슘합금 방열성능에 대한 작용 메커니즘 연구를 통해 일련의 저원가 방열 희토 마그네슘합금재료를 개발하였는데 그 종합성능은 기존의 알루미늄합금 방열재료와 동등하였으며 방열장치 제조원가는 기존의 알루미늄합금에 비해 5% 이상 저감되었다. 향후 연구팀은 통신 프로젝트 및 민간전자 업종을 대상한 고성능 방열 마그네슘합금 및 기능성 마그네슘합금재료 연구를 수행할 계획이다. 구체적으로 마그네슘합금재료 저압주조, 반고체상태 성형 등 가공성형 기술을 개발해 상응 장치·제품에 대한 시범화 응용을 실현할 예정이다. 정보출처 : http://news.sciencenet.cn/htmlnews/2020/3/437632.shtm |
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