Effect of Fe, Mn Content on the Tensile Property of Al-4 wt%Mg-0.9 wt%Si Alloy System for High Pressure Die Casting

고압 금형 주조용 Al-4 wt%Mg-0.9 wt%Si계 합금의 인장특성에 미치는 Fe, Mn함량의 영향

김헌주^†

부경대학교 공과대학 금속공학과

Effect of Fe, Mn Content on the Tensile Property of

Al-4 wt%Mg-0.9 wt%Si Alloy System for High Pressure Die Casting

Heon-Joo Kim^†

Dept of Metallurgical Eng., Pukyong National Univ., Busan 608-739, Korea

Abstract

Effect of Fe and Mn contents on the tensile properties of Al-4 wt%Mg-0.9 wt%Si alloy system has been studied. Common phases of Al-4 wt%Mg-0.9 wt%Si alloy system were α-Al, Mg2Si, α-Al12(Fe,Mn)₃Siand β-Al5FeSi. As Fe content of Al-4 wt%Mg-0.9 wt%Si alloy system increased from 0.15 wt% to above 0.3 wt%, β-Al5FeSi compound appeared. When Mn content of the alloy in- creased from 0.3 wt% to 0.5 wt%, morphology of plate shaped β-Al5FeSi compound changed to chinese script α-Al12(Fe,Mn)₃Si. As Fe content of Al-4 wt%Mg-0.9 wt%Si-0.3 wt%Mn alloy increased from 0.15 wt% to 0.4 wt%, tensile strength of the as-cast alloy decreased from 191 MPa to 183 MPa and, elongation of the alloy also decreased from 8.0% to 6.2%. Decrease of these properties can be explained as the formation of plate shape, β-Al5FeSi phase with low Mn/Fe ratio of the alloy. However, when Mn content of Al-4 wt%Mg-0.9 wt%Si-0.3 wt%Fe alloy increased from 0.3 wt% to 0.5 wt%, tensile strength of as-cast alloy increased from 181 MPa to 194 MPa and, elongation of the alloy increased from 6.8% to 7.0%. These improvements attribute to the morphology change from β-Al5FeSi phase to chinese script, α-Al15(Mn,Fe)₃Si₂ phase shape-modified from with high Mn/Fe ratio of the alloy.

Key words: Al-4 wt%Mg-0.9 wt%Si alloy, Tensile property, Fe content, Mn content

1. 서 론

원유 및 원자재 가격상승과 CO2 배출량 규제에 따른 대안으 로 자동차의 경량화 및 연비향상에 자동차업계뿐 아니라 일반 소비자들도 많은 관심과 아울러, 최근 친환경, 에너지 저감형 자동차가 소비자의 새로운 자동차 선택기준으로 점차 호응을 얻고 있다.

자동차 경량화와 연비향상에 필수적인 알루미늄합금 부품의 개발과 적용사례가 선진 자동차업체를 중심으로 증가하고 있다 [1,2]. 특히 알루미늄합금의 자동차 차체적용에 대한 관심이 모 아지면서 높은 가격 경쟁률 및 탁월한 생산력을 갖춤과 동시

에 우수한 기계적 특성을 지닌 고압금형주조(High Pressure Die Casting)용 알루미늄합금의 개발이 요구되고 있다[3].

우수한 연성과 강도 및 내식성을 나타내는 Al-Mg-Si계 합 금은 자동차 차체용 재료로 적합한 소재이나, 주조성이 Al-Si 계 합금에 비해 떨어지고 Mg의 산화로 인해 주조 및 기계적 특성에 문제점을 야기하는 단점이 있다.

고품질 경량 부품개발에 필요한 고압 금형주조용 알루미늄 합금은 높은 강도와 신율을 동시에 요구되고 있다. 최근 원자재 가격상승과 자원절감 노력으로 스크랩 사용비율이 증가함에 따 라 합금성분 중 Fe 함량이 증가되고 있다. 불순물이 포함되어 있는 스크랩 사용비율이 높아지면서 특히 Fe 함량이 증가되어

(3)

Received: April 18, 2013 ; Accepted: May 20, 2013

†

Corresponding author: Heon-Joo Kim (Pukyong National Univ.) Tel: +82-51-629-6347, Fax: +82-51-629-6339

E-mail: [email protected]

Journal of Korea Foundry Society 2013. Vol. 33 No. 3, pp. 103~112 http://dx.doi.org/10.7777/jkfs.2013.33.3.103 ISSN 1598-706X

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original work is properly cited.

는 방법[6,9], (2) 냉각속도 조절에 의한 방법[8], (3) 용해 온 도 조절에 의한 용탕과열 방법[6,10]이 있다.

합금원소 첨가법은 가장 일반적인 방법으로, 알루미늄 합금원 소로 많이 사용되는 Mn을 첨가하여 β-AlFeSi상을 α-AlFe (Mn,Cr)Si상으로 개량화한다. α-AlFe(Mn,Cr)Si상의 형태는 chinese script 형상으로 판상 β-AlFeSi로 인한 응력집중을 완 화시켜준다. 하지만 부적절한 Mn의 첨가는 알루미늄 용탕 내 에서 슬러지를 형성하여 합금의 내소착성 및 인성을 오히려 감소시킨다[11]. 이 중 가장 많이 사용되는 Mn의 경우 Mn/

Fe의 비를 1 : 4를 기준으로 하여 Fe가 1 : 4보다 많은 경우는 판상의 금속간화합물을 형성하고, Fe가 1 : 4보다 적을 때는 chinese script 및 star-like상의 금속간화합물이 형성되어 재료 의 기계적 성질을 향상시킨다[6].

최근 고압금형주조용 고연성 자동차 차체용 알루미늄 재료개 발 필요성에 부응하여 Al-Mg-Si계 합금에서, 특히 소량으로 첨가되는 합금원소 중 Fe 및 Mn 함량에 따른 Fe 화합물 형 성과 관련한 미세조직 고찰과 Fe, Mn 함량과 인장 특성 연관 성에 관한 자세한 연구가 필요하다고 판단된다.

본 연구에서는 Al-4Mg-0.9Si-xFe-yMn 합금에서 Fe 및 Mn 원소 함량을 변화시킨 재료의 인장특성과 미세조직 변화를 조 사하여 인장특성에 미치는 Fe 및 Mn 원소의 영향을 연구하고 자 한다.

2. 실험 방법 2.1 시료제조

본 실험에 사용된 잉고트 조성은 Table 1과 같다. 용해 작 업은 60호 흑연도가니를 사용하여 전기로에서 행하였으며 용해 온도는 750^oC로 하였다. 용락이 일어나는 시점에서 Mg 산화 방지를 위하여 Ar 가스를 주입하였다. Table 2는 실제 실험에

가하여 제조하였다. 합금화가 완료되면 발광분석기(spark emission)로 성분을 확인하고 Al-5 wt%Ti1 wt%B를 100 ppm 첨가하였으며 Ar 가스로 30분간 G.B.F처리를 하였다. 탈가스 후, 용탕진정을 위해 20분간 유지시켰다. 용탕내 가스농도 측 정은 감압응고장치를 이용한 밀도 측정법인 D.I (Density Index)법을 적용하였고 조성별 D.I값은 0.3이하로 하였다[12].

Table 2의 1, 2, 3조성은 Fe함량에 따른 기계적 특성평가를 위해 제조하였으며, 2, 4, 5조성은 Mn 함량에 따른 기계적 특성을 평가하기 위해 제조하였다. 6조성은 비교대상 상용합금 인 Magsimal-59 조성[13]이다. 각 실험조성의 Fe, Mn성분은 sludge factor를 고려하여 설정되었다[14].

2.2 조직관찰 및 냉각곡선 분석

공정 Al-Mg-Si 합금계 중 Fe, Mn 함량 변화에 따른 미세 조직과 형성되는 相을 분석하기 위해 광학현미경 조직관찰, 냉 각곡선(cooling curve) 분석, X선 회절분석 및 주사전자현미경 (SEM/EDX) 분석을 행하였다. 광학 현미경 조직은 Table 2의 모든 조성에서 냉각곡선을 측정한 시편들을 절단한 후, 각 시 편들의 열전대선의 연결부(hot junction part) 인근 조직을 100배 배율로 관찰하였다. X선 회절분석과 주사전자현미경 분 석은 Table 2의 2, 6 조성에서 행하였으며, 냉각곡선 분석의 경우 동(Copper), 강(Steel), 쉘(Shell) 3종류의 상온 몰드에 온 도 710^oC인 용탕을 주입하여 용탕 냉각시의 응고거동을 측정 하였다. 몰드 내부에는 직경 0.3 mm K-Type CA 열전대를 장착하여 응고과정의 온도변화를 측정하였다.

Table 2의 모든 조성 냉각곡선 측정용 시료에서 냉각속도에 따른 S.D.A.S. (Secondary Dendrite Arm Spacing)크기를 측 정하였다. S.D.A.S. 측정에 사용되어진 화상분석 프로그램은 Image-pro 4.1이며, 각 시편 당 5회 측정 후 산술 평균하여 나타내었다. Fig. 2는 냉각곡선 측정용 강 몰드, 동 몰드와 쉘 몰드의 2차원 도면을 나타낸 것이다.

2.3 인장특성 평가

인장실험은 Table 2의 모든 조성의 시료를 가공하여 실험하

Table 1.

Mg Si Fe Mn Ti Al

3.0 0.9 0.07 0.3 - Rem.

였다. 인장시료는 KS 13호 시편규격에 의해 평행부 거리 30 mm, 표점거리 25 mm, 두께 4 mm인 sub size 판상으로 제작 하였다. 인장시료 제조과정은 Fig. 1의 몰드에 용탕온도 710^oC 로 주입하여 제작하였으며, 이 때 몰드 온도는 200^oC이다. 인 장실험은 주방상태의 각 시료를 대상으로 상온에서 실시하였다.

인장시편의 표면은 #2000A까지 조연마한 후, 다이아몬드 서스 펜션으로 정연마하였다. 주방상태 시료의 미세조직은 광학현미 경을 통하여 관찰하였으며, 인장실험 후, Fe 및 Mn 함량에 따른 인장강도 및 신율을 비교분석 하였다.

3. 실험결과 및 고찰 3.1 미세조직 관찰

조성별 미세조직관찰은 광학 현미경 및 주사전자 현미경을 통하여 관찰하였다. Table 2의 모든 조성에서 α-Al(α고용체), 공정 Mg2Si,α-(Al12(Fe,Mn)₃Si)화합물(이하 α화합물)이 공통적 으로 관찰되었고, 2, 3번 조성에서는 판상의 β-(Al5FeSi)화합물

(이하 β화합물)이 추가적으로 관찰되었다. Fig. 3(a)는 Fe 함량 에 따른 현미경 조직사진을 나타낸다. Fe 함량이 0.15 wt.%일 때 판상의 β화합물은 관찰되지 않았으며 Fe 함량이 0.4 wt.%

로 증가함에 따라 β화합물이 관찰되었다. Fig. 3(b)는 Mn 함 량에 따른 현미경 조직사진을 나타낸다. Mn 함량이 0.3 wt.%

에서 0.5 wt.%로 증가함에 따라 소량으로 존재하는 β화합물들 이 α화합물로 개량화 되었으며 α화합물의 분율이 현저하게 증 가되는 경향이 나타났다.

Fig. 4는 Table 2의 2, 6번 조성의 시료를 대상으로 한 XRD분석 결과이다. 시료는 냉각곡선 측정에 사용된 시료 중 쉘몰드에 주입한 시료를 사용하였다. XRD 상분석 결과, 2번과 6번 조성시료의 미세조직 구성상들은 현미경조직에서 관찰된 α-Al고용체, 공정Mg2Si 및 chinese script 형태의 α화합물로 확인되었다.

XRD를 행한 시료들을 대상으로 SEM/EDX분석을 실시하였 으며 SEM관찰에서 초정α-Al고용체, 공정Mg2Si 및 α화합물을 확인하고 각 상들에 대한 점분석 결과를 Fig. 5에 나타내었다.

Fe는 Al내에서 낮은 고용도를 가지기 때문에 응고하는 동안 수지상간 영역내의 액상에서 많은 양이 존재하게 되며 이 중 Si, Mn, Mg 등과 함께 금속간화합물을 형성하는 원소이다. α 화합물이 형성되는 온도를 측정하기 위해 Table 2의 2번과 5 번 조성을 대상으로 냉각곡선 실험을 행하였으며 Fig. 6에 나 타내었다. 냉각곡선 측정결과 α화합물은 초정온도 약 630^oC 보다 다소 낮은 온도에서 정출되었으며 Mn 함량이 0.3 wt.%

에서 0.5 wt.%로 증가함에 따라 정출온도가 약 4^oC 가량 상 승하였다. 그러므로 α화합물은 공정 Mg2Si보다 우선적으로 형

Fig. 1.

Fig. 3.

Fig. 2.

Fig. 5.

성되며 Mn 함량이 증가함에 따라 α화합물의 정출온도가 증가 되고 따라서 Mn 함량에 따른 α화합물의 크기 및 분율이 증 가된 것으로 판단된다.

Table 3은 Fe 함량에 따른 β화합물의 분율을 화상분석 프로 그램을 사용하여 상대 비교한 결과이다. β화합물은 그 형상이 시료의 단면상에서 차지하는 면적이 작으므로 촬영한 현미경 사진에서 관찰된 β화합물들의 총 길이로 상대 비교 하였으며, Fe 함량에 따른 β화합물의 형상 변화를 관찰하기 위해 β화합 물 각각의 aspect ratio를 측정하고 산술평균하였다. Al합금내

Fe함량이 증가함에 따라 β화합물의 분율은 증가하였으며, 그 형상 또한 길이방향으로 증가하였다.

Fig. 7은 Fe, Mn 함량에 따른 α화합물의 분율을 측정한 결 과를 나타낸다, α화합물의 분율은 현미경으로 촬영한 사진의 면적에서 α화합물들이 차지하는 총 면적으로 측정하였다. Fe 함량이 증가할 때 α화합물의 분율은 매우 소량으로 증가한 것 에 반하여, Mn 함량이 증가함에 따라 α화합물의 분율은 현저 하게 증가하였다. 이러한 결과는 Fig. 6의 냉각곡선 결과처럼 Mn 함량의 증가가 α화합물의 정출온도를 상승시켜 α화합물의 분율이 증가한 것으로 판단된다.

3.2 S.D.A.S.(Secondary Dendrite Arms Spacing) 측정 S.D.A.S.측정은 결정립의 미세화 정도를 평가하는 기준으로 합금의 기계적 특성과 연관된다. S.D.A.S.가 감소할수록 결정 은 미세하고 기계적 성질은 향상되며, 냉각속도가 결정립 미세 화에 가장 큰 영향을 미친다. 따라서 본 실험에서는 냉각곡선 실험을 행한 시료들을 대상으로 냉각 속도에 따른 S.D.A.S.를 측정하였다.

Table 4는 각 조성별 냉각속도에 따른 S.D.A.S. 측정결과를 보여준다. 냉각속도 차이에 따른 결정립 미세화 효과를 측정하 기 위해, 냉각속도 측정용 동몰드, 강몰드, 쉘몰드에 주입된 시 료의 미세조직에서 S.D.A.S. 측정결과를 나타내었다. 강몰드에 주입, 측정한 합금들을 대상으로 냉각속도에 따른 S.D.A.S. 측 정결과, 평균 냉각속도 약 4^oC/sec의 강몰드에 주입된 Al- 4Mg-0.9Si-0.15Fe-0.3Mn조성의 S.D.A.S. 크기가 30.5 µm로 가장 미세하였으며, 비교대상 합금인 Al-5Mg-2Si-0.15Fe- 0.65Mn조성(Magsimal-59)의 S.D.A.S 크기는 28.8 µm였다.

3.3 Fe, Mn함량에 따른 인장특성

Table 2의 모든 조성에서 Al-Mg-Si계 합금에서 인장강도와

Fig. 6.

crystallization temperature. (a) Al-4Mg-0.9Si-0.3Fe-0.3Mn, (b) Al-4Mg-0.9Si-0.3Fe-0.5Mn alloys.

Table 3.

Alloy Total length of β

phase (µm) Avg. aspect ratio

0.3Fe-0.3Mn 76.6 22.5

0.4Fe-0.3Mn 130.5 35.4

[Area range for measurement: 260× 206 µm(5times)]

[Used software: Image pro v. 4.1]

Fig. 7.

연신율에 미치는 Fe 및 Mn 함량의 영향을 조사하기 위해 인 장실험을 행하였다.

인장시편에서 채취한 시료의 전형적인 미세조직을 Fig. 8에 나타내었다. 동일한 주조조건에서 비교대상 합금과 실험대상 합

Fig. 8.

금의 미세조직을 비교하였을 때, 제조된 Si 함량이 높은 Table 2의 6번 조성(비교대상 합금)은 공정Mg2Si상이 상대적으로 조 대하였으며 Table 2의 1, 2, 3, 4, 5번 조성(실험대상 합금)은 공정Mg2Si상이 상대적으로 미세하였다.

Table 5는 실험조성 합금들의 인장실험 결과를 나타낸 것이 다. 조성에 따른 인장실험 결과 Si 함량이 낮은 합금조성에서 신율이 상대적으로 높게 측정되었다. 1번 조성의 시료는 비교

대상 합금인 Magsimal-59의 높은 Mn 함량에 의한 고용강화 효과보다 낮은 Si 함량에 의한 미세균열 발생지연과 낮은 0.2% Y.S의 영향으로 높은 신율과 인장강도를 나타내는 것으 로 사료된다.

Fig. 9는 항복강도, 인장강도 및 연신율에 미치는 Fe 함량의 영향을 나타내었다. Table 2의 1, 2, 3번 조성의 시료에서 Mn 이 0.3 wt%로 일정할 때, Fe 함량이 0.15 wt%에서 0.4 wt%로 증가함에 따라 항복강도는 109.1 MPa에서 104.1 MPa, 인장 강도는 190.8 MPa에서 183.0 MPa, 연신율은 8.0%에서 6.2%

로 감소하였다. 미세조직관찰과 인장시편 파단면의 SEM분석 결과에서 확인되는 조대 chinese script형상의 Fe화합물 존재에 의한 응력집중 효과로 인장강도와 연신율이 감소되는 것으로 해석된다. Fe 함량이 0.15 wt%에서 0.4 wt%로 증가함에 따라 취약한 β화합물들의 분율 및 크기 또한 증가하였다. β화합물은 일반적으로 판상의 형태로 존재하며 응력에 의해 슬립이 발생 할 경우 응력집중을 유발하여 제품의 기계적 특성을 저하시키 는 것으로 설명된다[7,8]. Fe 함량이 0.15 wt%에서 0.4 wt%로 증가함에 따라 인장강도는 4.2% 감소하였으나, 연신율은 약

Table 5.

No. Composition Y. S

(MPa)

U. T. S (MPa)

Elong.

(%) 1 4Mg-0.9Si-0.15Fe-0.3Mn 109.1 190.8 8.0 2 4Mg-0.9Si-0.3Fe-0.3Mn 102.6 180.9 6.8 3 4Mg-0.9Si-0.4Fe-0.3Mn 104.1 183.0 6.2 4 4Mg-0.9Si-0.3Fe-0.4Mn 105.5 188.2 6.8 5 4Mg-0.9Si-0.3Fe-0.5Mn 109.9 194.2 7.0 6 5Mg-2Si-0.15Fe-0.65Mn

(Magsimal-59) 120.8 181.4 5.5

Fig. 9.

Fig. 10.

Fig. 11.

22.5% 감소되어 Al-Mg-Si계 합금에서 Fe 함량 증가는 연신율 을 크게 감소시키는 것으로 나타났다.

Fig. 10은 항복강도, 인장강도 및 연신율에 미치는 Mn의 영 향을 나타낸 것이다. Table 2의 2, 4, 5번 조성의 시료에서 Fe이 0.3 wt%로 일정할 때, Mn 함량이 0.3 wt%에서 0.5 wt%

로 증가함에 따라 항복강도는 102.6 MPa에서 109.9 MPa로, 인장강도는 180.9 MPa에서 194.2 MPa로, 연신율은 6.8%에 서 7.0%로 증가하였다. Mn 함량이 0.3 wt.%에서 0.5 wt.%로 증가함에 따라 인장강도는 7.8% 증가하였으나, 연신율은 약 2.9% 증가되어 Al-Mg-Si계 합금에서 Mn 함량 증가는 연신율 보다 인장강도 증가에 효과적인 것으로 나타났다. 이는 Mn 함 량 증가에 의한 고용강화 효과로 인장강도 다소 증가한 것으 로 추정된다. Mn은 알루미늄에 고용되는 원소 중 단위 중량당 인장강도를 증가시키는 효과가 가장 높은 원소로 알려져 있으 며[15], Fe에 의한 β화합물을 α화합물로 개량화 시켜 인성을 증가시킨다는 연구결과도 있다[16,17]. 인장강도의 증가는 Mn 에 의한 고용강화 효과로 판단되며, 강도가 증가함에도 불구하 고 연신율이 동등한 수준으로 나타난 것은 Mn 함량이 증가함 에 따라 소량으로 존재하는 취약한 β화합물들이 α화합물로 개 량화 되었기 때문으로 사료된다. α화합물이 β화합물과 비교하 여 응력에 의한 슬립이 발생할 때 응력집중이 일어나는 β화합 물과는 달리 교차슬립을 가능하게 하기 때문이라는 연구발표도 있다[18].

본 실험에서 중력 금형주조로 제조된 인장시편들의 평균 S.D.A.S.크기를 측정한 결과, 약 40 µm로 나타났으며, 실제 고 압금형주조 공정에 이들 합금이 사용될 때, 고압금형주조에 의한 응고시 냉각속도 증가효과로 S.D.A.S.크기가 감소될 것으로 예 상되므로 이들 합금의 기계적 특성이 향상될 것으로 예상된다.

Fig. 11은 각 조성별 인장시편의 파단면을 주사전자 현미경 으로 관찰한 사진이다. 분석 결과, 전반적으로 Fe, Mn 함량이 증가할수록 균열발생부 시료에서 sub-crack들의 개수와 크기가 증가되는 경향이 관찰되었다. 1번 시료의 균열발생부에서 미세 한 sub-crack이 발생하여 파단이 일어났으며, 2번, 3번 시료에 서는 sub-crack들의 길이가 점차 증대되는 경향을 나타내었다.

이러한 현상은 Fe 함량의 증가에 의한 화합물과 관련이 있을 것으로 추정된다.

한편, 비교대상 합금인 Al-5 wt%Mg-2 wt%Si-0.15 wt%Fe- 0.65 wt%Mn 6번시료 조성(Magsimal-59)에서는 균열발생부에 개재물에 의한 큰 결함부가 다수 존재하였으며 조대한 sub- crack들이 관찰되었다. 6번시료는 결정립의 미세화 정도를 평가 하는 S.D.A.S.측정에서 가장 미세한 28.8 µm이였으나, Table 4와 5의 자료를 비교해보면 인장강도와 인신율이 다른 비교대 상 합금보다 낮은 것은 상대적으로 높은 Mg 함량으로 인하여 잉고트 용해과정에서 산화개재물 혼입에 의한 것으로 추정된다.

인장실험 결과와 파단면 SEM관찰을 통하여, 본 연구 대상으 로 사용된 4~5% Mg를 함유하는 Al-Mg-Si합금계의 고신율 요구특성을 만족시키기 위해서는 합금용탕의 청정도를 높이는

용탕처리기술이 중요함을 알 수 있었다.

4. 결 론

주조용 Al-4 wt%Mg-0.9 wt%Si계 합금에서 기계적 특성에 미치는 Fe, Mn 함량의 영향에 대해 연구결과, 아래와 같은 결론을 얻었다.

1) Al-4 wt%Mg-0.9 wt%Si-xwt%Fe-ywt%Mn 합금의 미세 조직 구성상은 α-Al고용체, 공정Mg2Si 및 chinese script 형 태의 α-Al12(Mn,Fe)₃Si 화합물로 확인되었다. Fe 함량이 0.15 wt%일 때 판상의 β-(Al5FeSi) 화합물은 관찰되지 않았으나, Fe 함량이 0.3 wt% 이상일 때 β화합물이 관찰되었다. Mn 함 량이 0.3 wt%에서 0.5 wt%로 증가함에 따라 소량 존재하는 β 화합물들이 α화합물로 개량화 되며 α화합물의 분율이 현저하 게 증가되는 경향이 나타났다.

2) Fe 함량이 0.15 wt%에서 0.4 wt%증가함에 따라 β화합물 의 크기와 분율이 증가하였으며 신율은 8.0%에서 6.2%, 인장 강도는 190.8MPa에서 183.0MPa로 감소하였다. Al-Mg-Si계 합금에서 Fe 함량 증가는 연신율을 크게 감소시키는 것으로 나타났다. Fe 함량이 증가할수록 균열발생부의 sub-crack들의 개수와 크기가 증가되어 연신율이 저하되었다.

3) Mn 함량이 0.3 wt%에서 0.5 wt%증가함에 따라 β화합물 이 α화합물로 개량화 되었으며 신율은 6.8%에서 7.0%, 인장 강도는 고용강화 효과로 인해 180.9MPa에서 194.2MPa로 증 가하였다. Al-Mg-Si계 합금에서 Mn 함량 증가는 연신율보다 인장강도 증가에 효과적인 것으로 나타났다.

4) Al-5 wt%Mg-2 wt%Si-0.15 wt%Fe-0.65 wt%Mn 시료 (Magsimal-59)는 가장 미세한 28.8 µm S.D.A.S.값을 나타내었 으나 상대적으로 높은 Mg 함량에 의한 개재물 혼입으로 균열 발생부에 다수 결함부가 존재하고 조대한 sub-crack들로 인하여 인장강도와 연신율이 다른 비교대상 합금보다 낮게 나타났다.

감사의 글

이 논문은 부경대학교 자율창의 학술연구비(2013년)에 의하 여 연구되었음.

참고문헌

[1] J. L. Jorstad, Future technology in Aluminum die casting, Die Casting Engineer, 9 (2006) 18-25.

[2] H. Koch, U. Hielsher, H. Sternau, A. J. Franke, Silafont-36,

“the new low iron high-pressure die-casting alloy”, TMS, (1995) 1011-1018.

[3] M. Makhlouf, D. Apelian, Casting characteristics of Aluminum die casting alloys, ACRC, Paper No. DEFC07-99ID13716 (2002).

[4] N. A. Belov, A. A. Aksenov and D. G. Eskin, “Iron in Aluminum alloys: Impurity and Alloying Element, Advances