Effect of Sr and (Ti-B) Additives on Tensile Properties of AC4A Recycled Aluminum Casting Alloys

재활용 AC4A 알루미늄 합금의

인장특성에 미치는 (Ti-B), Sr 첨가제의 영향

오승환·김헌주 *^†

부경대학교 대학원 금속공학과, *부경대학교 공과대학 금속공학과

Effect of Sr and (Ti-B) Additives on Tensile Properties of AC4A Recycled Aluminum Casting Alloys

Seung-Hwan Oh and Heon-Joo Kim*^†

Department of Metallurgical Eng, Pukyong National Graduate School, Busan 48513, Republic of Korea

*Department of Metallurgical Eng, Pukyong National Univ., Busan 48513, Republic of Korea

Abstract

The effects of Sr and (Ti-B) additives on the tensile properties of AC4A recycled (35% scrap content) aluminum alloys were investigated. An acicular morphology of the eutectic Si phase of as-cast specimens was converted to a fibrous morphology upon the addition of Sr. Moreover, morphology of the Sr modified eutectic Si phase became finer due to a T6 heat treatment. The grain size of the α-solid solution was decreased by the addition of (Ti-B) additives. Depending on the treatment conditions of the as-cast spec- imens, i.e., no addition, a Sr addition and a (Ti-B)+Sr addition, the tensile strength levels of the as-cast specimens were 182, 192, and 204MPa, respectively. The corresponding strengths of T6 heat-treated specimens were 293, 308, and 318MPa. Elongations of the as-cast specimens were 2.2, 3.1, and 5.6%, and the corresponding elongations of the T6 heat-treated specimens were 4.6, 6.1, and 7.6%. The percentage of the reduced section area in the tensile specimens was also increased by the Sr and (Ti-B) additives. Sr and (Ti-B) additives changed the microstructure and the distribution of defects in the castings, resulting in an improvement of the tensile properties of AC4A aluminum alloys. According to our test results, recycled (35% scrap content) AC4A aluminum alloy met all of the KS requirements of the tensile strength and elongation values of AC4A aluminum alloy except for the elongation value of the one specimen condition, in this case the as-cast no-addition condition.

Key words: Aluminum scrap utilization, Grain refinement, Eutectic modification, Tensile property, Recycled AC4A aluminum alloy

1. 서 론

국내에서 사용하고 있는 알루미늄은 전량 수입에 의존하고 있으며, 알루미늄 원자재 가격이 주조 제품 원가의 60~70%

를 차지하고 있다. 또한, 알루미늄 제련에 소요되는 에너지의 약 5%만으로 알루미늄 스크랩을 재활용 할 수 있다. 그러므로 알루미늄 합금의 스크랩 활용은 환경 보호, 알루미늄의 재활용 및 경제적인 측면을 고려할 때 아주 효과적인 방법이다[1].

주조용 Al-Si-Mg계 합금은 주조 특성, 비강도, 연성, 내부

식성이 우수하여 운송 산업 및 자동차 산업의 경량화 부품의 소재로 사용되고 있고 사용량이 점점 증가하고 있는 추세이 다. 이와 같은 수요 증가에 맞추어 알루미늄 합금의 재활용 을 검토하는 연구들이 실용적인 측면에서 진행되고 있다. 스 크랩 사용 시에 고려할 사항으로는 알루미늄 산화피막과 Fe 성분의 혼입이다. 산화피막의 혼입 경로는 다양하며, 용탕 내 필름의 형태로 분포하여 주조용 알루미늄 합금의 기계적 특 성에 영향을 미친다. 재활용에 의한 Fe성분 혼입도 기지금속 내 AlFeSi계 화합물을 형성시켜 주조품의 기계적 특성에 나

Received: Mar. 29, 2018 ; Revised: Apr. 19, 2018 ; Accepted: Jun. 11, 2018

†

Corresponding author: Heon-Joo Kim (Pukyong Nat'l Univ.,) Tel: +82-51-629-6347, Fax: +82-52-629-6339

E-mail: [email protected]

Journal of Korea Foundry Society 2018. Vol. 38 No. 5, pp. 087~094 http://dx.doi.org/10.7777/jkfs.2018.38.5.087 pISSN 1598-706X / eISSN 2288-8381

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original work is properly cited.

쁜 영향을 미치는 인자이다[2].

일반적으로 주조품의 기계적 특성에 영향을 주는 인자는 기공 및 수축결함의 크기와 분포, 기지조직(matrix structure) 의 형상 및 크기, 2상 입자의 체적분율 및 형상 등이 있으 며, 이에 의해 기계적 특성이 결정된다[3].

알루미늄 주조재의 인장 특성을 향상시키는 대표적인 방법 에는 결정립 미세화와 공정조직 개량 처리법(modification treatment)이 있다[4-6]. 알루미늄 합금은 결정 성장 시, 금형 벽면에서부터 주상조직인 덴드라이트(α-Al)를 형성하면서 응 고가 시작된다. 고액공존 영역에서 고상분율의 증가와 더불어 덴드라이트에서 분리된 가지가 핵으로서 작용하여 다른 덴드 라이트 결정이 성장한다[7]. 결정립 미세화 처리법은 TiB2/ TiAl₃과 같은 불균질 핵생성을 유발하는 첨가입자를 통해 α- 고용체 결정을 미세하게 만들어주는 용탕처리법이다. 또한 결 정립 미세화 처리는 주물 내부의 수축 기공의 크기를 작게 만들고 고르게 분포시켜 인장특성을 향상시킨다[8-10].

Si은 TPRE (Twining Plane Re-entrant Edge) 성장으로 인해 침상의 모양으로 존재한다. 침상의 Si은 기계적 특성에 악영향을 미치며, 재료에 취성을 부여한다[11]. 공정개량 (eutectic modification) 처리는 인장 특성에 악영향을 미치는 침상의 공정Si 형상을 섬유상으로 개량시켜 응력집중을 완화 시키며, 공정Si 크기를 감소시켜 인장특성을 향상시킨다 [12,13].

본 연구의 저자는 알루미늄 스크랩 재활용에 의한 자원절 약, 환경보호 및 경제적 효과를 도모하고자, 현재 우수한 유 동성과 열처리에 의한 강화효과를 위해 선택되는 AC4A 리 사이클링 재료의 기계적특성 평가를 지속해오고 있다[14].

본 연구에서는 선행연구를 통해 실용 가능성이 큰 스크랩 35% 함유된 AC4A 합금의 인장특성 향상을 위한 방안으로 공정Si 개량화제인 Al-10%Sr과 α-고용체 결정립 미세화제인 Al- 5%Ti -1%B을 사용하여 재활용 AC4A 합금재료의 인 장특성을 평가하였다. 또한 첨가제 첨가 후 주조상태와 T6 열처리상태의 인장특성도 비교 평가하여 알루미늄 주조 산업 계에 실용적인 자료제공을 연구목적으로 하였다.

2. 실험 방법 2.1 시료 제작

본 실험에서는 스크랩 35% 함유된 AC4A 합금을 사용하 여 무첨가 시료, 공정Si 개량화제인 Al-10%Sr을 0.05wt%

첨가한 시료, 그리고 α-고용체 결정립 미세화제인 Al-5%Ti- 1%B을 0.1wt% 첨가하고 Al-10%Sr을 0.05wt%를 연속첨가

한 시료를 각각 제작하여 인장특성에 미치는 미량원소의 영 향을 평가하였다.

본 실험에서 사용한 스크랩 35% 함유된 AC4A 합금의 조성을 Table 1에 나타내었다.

합금의 용해 및 용탕처리 조건을 Table 2에 나타내었다.

시료를 제작하기 위해 신지금 AC4A 잉고트와 무게비 35%

해당하는 압탕 스크랩 AC4A 지금을 흑연 도가니에 장입한 후 전기로에서 730^oC로 용해하였다.

용해가 완료된 후 무첨가, 0.05wt% Sr을 첨가, 0.1wt%

(Ti-B)와 0.05wt% Sr을 연속첨가하였고, 용탕 내부에 잔존하

Table 1.

Si Cu Fe Mn Mg Zn Ti Ni Sr Cr Sn Pb Al

9.34 0.05 0.13 0.25 0.37 0.01 0.13 0.01 0.01 - - - bal.

Table 2.

Melting condition

Parameter Value

Casting Alloy AC4A

Melting Temp. 730^oC

Addition Al-10%Sr 0.05 wt%

Al-5%Ti-1%B 0.1 wt%

G.B.F.

Holding Time 30 min Calm down time 20 min

Gas type Ar

Gas pressure 2 kg/cm² Gas flow rate 35 l/min

R.P.M 450

Fig. 1.

는 수소가스 및 불순물을 제거하기 위해 Ar 가스를 사용하 여 G.B.F. (Gas Bubbling Filtration) 처리를 30분 동안 실 시하였다. 가스 및 개재물의 부상을 위해 20분 동안 진정시 간을 두었다. 부상된 불순물 및 산화피막을 제거한 후, Fig.

1의 시편 제작용 금형에 주입하여 시료를 얻었다. 금형 예열 온도는 200^oC, 용탕 주입온도는 710^oC로 하였다.

판상시료로부터 가공된 시험편의 인장시험을 통해 AC4A 합금의 인장특성을 평가하였다. 시험편 규격을 Fig. 2에 나타 내었으며, 인장시험편의 조건은 무첨가, Sr첨가, (Ti-B)+Sr 연속첨가한 시료를 각각 제작하였다. 또한 제작한 인장시험편을 주조상태와 T6 열처리상태로 나누어 인장특성을 평가하였다.

Table 3에는 본 실험에 적용된 AC4A 합금의 T6 열처리 조건을 나타내었다. 용체화 처리는 535^oC ± 5^oC에서 6.5시간 유지하였으며, 40^oC ± 5^oC의 물에 냉각시키고, 180^oC ± 5^oC에 5시간 동안 인공시효를 실시하였다.

2.2 미세조직 관찰

Sr첨가, (Ti-B)+Sr 첨가에 따른 스크랩 35% 함유된 AC4A 합금의 미세조직을 광학현미경으로 관찰하였다. 또한 SEM/

EDS 분석을 통해 합금의 구성상의 형상과 성분을 조사하였 다. Sr의 개량 효과를 확인하기 위해 35vol% HCl 용액을 사용하여 표면을 8분 간 부식시킨 후 SEM을 통해 공정Si 형상을 관찰하였다. M.R. (Modification rating)법[15]은 공

정Si을 형상에 따라 6등급으로 구분하여, 공정Si의 형상개량 정도를 평가하는 방법이다. 전혀 개량되지 않는 경우 1등급, 라멜라(Lamella) 형상을 나타내는 경우 2등급, 부분적으로 개량된 경우 3등급, 라멜라 형상이 관찰되지 않는 경우 4등 급, 섬유상(Fibrous) 형상을 나타내는 경우 5등급, 매우 미세 하고 구형에 가까운 형상을 나타내는 경우 6등급으로 분류한 다[16]. 현미경을 통해서 각 조직사진을 5회 측정한 후 각 등급에 해당하는 영역의 면적비를 구하여 M.R값을 계산하고 산술평균 한 값으로 공정Si 개량 정도를 평가하였다.

(Ti-B)을 첨가했을 때, α-고용체 결정립 미세화 정도를 확 인하기 위해서 Keller 부식액(75vol%HCl, 25vol%HNO3, 5vol%HF)으로 표면을 부식시킨 후 결정립 크기를 측정하고 산술평균 한 값으로 결정립 미세화 정도를 평가하였다.

2.3 일축 인장시험

스크랩 35% 함유된 AC4A 합금의 인장특성에 대한 Sr과 (Ti-B)의 영향을 평가하기 위해 Fig. 2의 인장시험편으로 일 축 인장시험을 실시하였다. 인장시험편은 무첨가, 0.05wt%

Sr 첨가, 0.1wt% (Ti-B)와 0.05wt% Sr을 연속첨가한 3가지 조건으로 제작하였다. 각 시료를 주조상태와 T6 열처리상태 로 나누어 상온에서 인장시험을 실시하였다. 인장시험기의 cross-head 속도는 1 mm/min이고, 신뢰도의 향상을 위해서 각 조건 당 6개의 시험편을 사용하여 얻은 결과값의 평균 및 표준편차를 구하였다.

3. 결과 및 고찰 3.1 미세조직 관찰

Fig. 3에 SEM/EDS 및 XRD분석을 통해서 본 연구에 사 용한 AC4A 합금의 기본 상(phase)들을 나타냈다. 상의 종 류는 α-고용체, 공정Si, Al(Fe,Mn)Si 등이 관찰되었다.

Fig. 4(a)에 무첨가 시료와 0.05wt% Sr첨가 시료의 조직 사진을, Fig. 4(b)에는 SEM 관찰 사진을 나타내었다. 주조 상태의 미세조직을 관찰한 결과 Sr첨가로 인해 침상의 공정 Si 형상이 미세하고 불규칙 섬유상으로 개량되었다.

T6열처리에 의해 공정Si은 주조상태의 공정Si에 비하여 크 기는 증가되고 모서리가 둥근형상을 나타내었다. 그 이유는 T6열처리 중 용체화 처리과정의 고온에 장시간 노출되면서 인접한 공정Si들이 합체되면서 크기가 증가하고 둥근 형상을 나타낸 것으로 추정된다. 이 같은 연구결과는 Sr 개량처리 된 공정Si이 용체화 처리에 의해 일반적으로 조대해진다는 Gruzleski 등의 연구결과[4]와 동일한 경향을 나타내었다.

IIT (Impurity Induced Twining) 이론에 의하면 Sr의 공 정Si 개량효과는 공정Si상이 성장하는 과정에 Sr이 공정Si 성장 계면에 흡착되어 동일 방향으로의 성장을 방해하여 공 정Si 형상이 침상에서 불규칙 섬유상으로 개량된다고 설명한 다[12]. 또한, Sr첨가에 의해 공정Si상의 핵생성 속도가 감소

Fig. 2.

Table 3.

Heat treatment condition

Parameter Value

Solution treatment Holding temperature 535^oC ± 5^oC

Holding time 6.5 Hour Quenching

Holding temperature 40^oC ± 5^oC

Holding time 5 min

Aging treatment

Holding temperature 180^oC ± 5^oC

Holding time 5 Hour

되어 상대적으로 낮은 온도에서 핵을 형성하여 공정Si의 형 상이 개량된다고 주장하는 연구도 있다[17].

Fig. 5는 공정Si 개량화 정도를 M.R.등급으로 나타낸 것이 다. 주조상태의 무첨가 시료에서 공정Si M.R.등급은 2.3, Sr

Fig. 3.

Fig. 4.

Fig. 5.

을 첨가한 시료의 공정Si M.R.등급은 3.2로 나타났다. T6 열처리 상태의 무첨가 시료에서 공정Si M.R.등급은 4.2, Sr 첨가 시료의 공정Si M.R.등급은 5.1로 측정되었다.

Fig. 6(a)에는 무첨가 시료의 미세조직과 0.1wt% (Ti-B) 와 0.05wt% Sr을 연속첨가한 시료의 미세조직 사진을 비교 하였다. 무첨가 시료의 α-고용체 결정립 평균 크기가 721.3 μm, (Ti-B)+Sr 연속첨가 시료의 α-고용체 결정립 평균 크기 는 520.9 μm으로 나타났다. (Ti-B) 첨가에 의해 초정 α-고 용체 결정립의 크기가 감소한 것을 확인할 수 있다.

Fig. 6(b)에는 α-고용체 결정립 크기와 분포를 나타내었다.

α-고용체 결정립 크기가 감소한 것은 Ti-B의 첨가로 인해 용탕 내에 미용해 입자인 TiB2와 TiB2 표면에 형성되는 TiAl₃상에 의해 초정 α-고용체의 핵생성 장소 증가에 기인된 것으로 이해된다[9,18].

3.2 인장특성 평가

첨가제에 따른 스크랩이 35% 첨가된 AC4A 합금의 인장

특성을 평가하였다.

Fig. 7에 KS 규격 요구치와 스크랩 함량 0%인 AC4A 합금(무처리) 및 첨가제에 따른 스크랩 35% 함유된 AC4A 합금의 인장강도와 연신율 변화를 나타내었다. 주조상태의 KS 규격 요구치는 170MPa 이상, 연신율 3% 이상이다. 스크 랩 함량 0%인 AC4A합금의 인장강도와 연신율은 207MPa, 2.9%로 나타났다. 주조상태에서 스크랩 함량이 35%인 AC4A 합금의 무첨가 시료의 인장강도는 182MPa, 0.05wt%

Sr첨가 시료는 192MPa, 0.1wt% (Ti-B)과 0.05wt% Sr을 연속첨가 시료는 204MPa로 점차 증가하였고 연신율은 각각 2.2%, 3.1%, 5.6%로 증가하였다. 스크랩 함량이 35%인 AC4A 합금의 인장강도는 182MPa~204MPa로 모두 KS 규 격 요구치를 만족하였다.

연신율은 무첨가의 경우 KS 규격 요구치인 3%를 만족시 키지 못하였으나 Sr첨가, (Ti-B)와 Sr을 연속첨가한 경우 3.1%, 5.6%로 KS 요구치를 만족하였다. 또한 스크랩 함량 0%인 AC4A 합금과 비교했을 때, 무첨가의 경우에 인장강도

Fig. 6.

Fig. 7.

와 연신율 모두 스크랩 함량 0%인 AC4A 합금보다 낮은 값을 나타냈으며, Sr 첨가의 경우 인장강도는 다소 낮은 값 을 가지나 연신율은 높게 나타났다. (Ti-B)와 Sr을 연속첨가 한 경우에 인장특성과 연신율을 모두 스크랩 함량 0%인 AC4A 합금보다 높게 나타났다.

T6 열처리조건의 KS규격 요구치는 인장강도 240MPa 이 상, 연신율 2%이며, 스크랩 함량이 0%인 AC4A합금의 인

장강도는 314MPa, 연신율은 5.4%로 나타났다. T6 열처리한 스크랩 함량이 35%인 AC4A 합금의 무첨가 시료의 인장강 도는 293MPa, Sr첨가 시료는 308MPa, (Ti-B)+Sr을 연속첨 가한 시료는 318MPa로 점차 증가하였고 연신율은 각각 4.6%, 6.1%, 7.6%로 증가하였다. 인장강도와 연신율은 293MPa~318MPa, 4.6%~7.6%로 모두 KS 규격 요구치를 만족하였다. 스크랩 함량이 0%인 AC4A합금과 비교했을 때,

Fig. 9.

Fig. 8.

무첨가의 경우의 인장강도와 연신율이 모두 스크랩 함량 0%

인 AC4A 합금보다 낮은 값을 나타냈으나, Sr 첨가와 (Ti- B)와 Sr을 연속첨가한 경우에는 두 조건 모두 스크랩 함량 0%인 AC4A 합금보다 인장강도과 연신율이 높게 나타났다.

Sr과 (Ti-B)+Sr 연속첨가에 따라 인장강도와 연신율이 증 가한 것은 Fig. 4와 Fig. 6에서 관찰한 미세조직의 변화에 기인된 것으로 판단된다. 또한 무첨가에 비해 Sr첨가 시료의 인장강도와 연신율이 증가한 것은 침상의 공정Si이 섬유상으 로 개량되면서 응력 집중을 완화시킨 결과로 판단된다[6,19].

(Ti-B)와 Sr을 연속첨가한 시료의 인장강도와 연신율이 가장 높게 나타났으며, 이는 (Ti-B)첨가에 의한 α-고용체 결정립의 크기가 감소하여 결정립계에 작용하는 응력이 분산되면서 인 장강도가 더욱 향상된 것으로 추정된다. 또한 선행 연구인 AC4A합금의 주조특성 평가연구에서 (Ti-B)과 Sr 연속첨가로 인해 내부 주조결함인 수축기공의 크기 및 수가 감소하고 고 르게 분포되는 결과를 얻은 바 있다[20]. 이들 첨가원소의 영향으로 내부 응력집중을 유발하는 2상 입자들의 형상개량 과 주조결함의 감소로 인해 인장강도와 연신율이 증가한 것 으로 판단된다.

Fig. 8에 주조상태와 T6 열처리상태 인장시험편의 단면감 소율을 나타내었다. 주조상태 인장시험편의 단면감소율은 무첨 가, Sr첨가, (Ti-B)+Sr 연속첨가의 경우 5.2%, 8.3%, 10%로 각각 증가하였다. 연신율이 증가할수록 인장시험편의 단면적 감소율 또한 증가하는 경향을 나타내었다.

T6 열처리상태 인장시험편의 단면감소율 또한 8.7%, 11.7%, 13.3%로 각각 증가하였다. T6 열처리를 통해 공정Si 형상변화로 응력집중 감소, 합금 원소의 재고용으로 인한 고 용강화 및 침상 형상의 금속간 화합물의 분해[21]로 인장강 도, 연신율과 단면감소율이 증가한 것으로 사료된다.

Fig. 9에 주조상태와 T6 열처리상태 인장시험편 파면 사진 을 나타내었다. 주조 상태의 무첨가 인장시험편의 파단면에서 벽개파면(cleavage fracture)이 관찰된다. 조대한 침상의 공 정Si에서 응력집중에 의한 균열 발생이 여러 곳에서 시작되 고, 공정Si의 계면을 따라 균열 전파가 쉽게 진행되면서 벽 개파면이 형성되는 것으로 판단된다. Sr첨가 시료의 파단면에 서도 벽개파면이 부분적으로 관찰되나, 공정Si 형상 개량효과 로 무첨가 시료보다 상대적으로 작은 크기의 벽개파면이 관 찰되었다. (Ti-B)+Sr 연속첨가 시료의 파단면은 벽개파면과 딤플파면(dimple fracture)이 공존하는 파단면의 형태를 나타 내었다.

T6 열처리 상태의 무첨가 시료 파단면은 벽개파면의 형태 와 소량의 딤플이 관찰되었다. Sr첨가 시료의 경우에도 벽개 파면이 관찰되나 딤플의 분율이 증가되었고, (Ti-B)+Sr 연속 첨가 시료의 파단면에는 대부분 딤플이 관찰되었다. 열처리 후에 연성파괴를 나타내는 딤플 파단면이 Sr과 (Ti-B) 첨가 에 따라 증가하는 경향을 나타내었다.

4. 결 론

스크랩이 35% 함유된 AC4A 주조용 알루미늄 합금에 0.05wt% Al-10%Sr첨가와 0.1wt% Al-5%Ti-1%B과 0.05wt%

Al-10%Sr을 연속 첨가했을 때, 나타나는 미세조직 관찰 및 인장특성을 평가한 결과 다음과 같은 결론을 도출하였다.

1) AC4A 주조용 알루미늄 합금에 Sr을 첨가한 결과 주조 상태에서 공정Si 형상은 섬유상으로 개량되었다. 또한 M.R.

법을 통해 개량화 정도를 평가한 결과 주조상태의 무첨가 시 료는 2.3, Sr첨가한 경우 3.2로 나타났다. T6 열처리 상태의 무첨가 시료는 4.2, Sr을 첨가한 시료는 5.1로 Si 형상개량 이 효과적으로 이뤄진 것을 확인하였다.

2) AC4A 주조용 알루미늄 합금에 (Ti-B)+Sr 연속첨가 후 α-고용체 결정립의 크기 변화를 관찰하였다. 무첨가 시료의 α-고용체 결정립의 평균 크기는 721.3 μm, (Ti-B)+Sr 연속첨 가 시료의 α-고용체 결정립의 평균 크기는 520.9 μm로 측정 되었다. (Ti-B) 첨가에 의해서 α-고용체 결정립 크기가 감소 하였다.

3) AC4A 주조용 알루미늄 합금에 무첨가, Sr첨가, 그리고 (Ti-B)+Sr 연속첨가 후 주조상태의 인장특성을 평가하였다.

주조상태의 인장강도는 무첨가인 경우에 182MPa, Sr첨가 시 192MPa, (Ti-B)+Sr 연속첨가 시 204MPa로 증가하였으며, 연신율도 각각 2.2%, 3.1%, 5.6%로 증가하였다. 단면감소율 은 5.2%, 8.3%, 10%로 증가하였다.

4) AC4A 주조용 알루미늄 합금에 무첨가, Sr 첨가, 그리 고 (Ti-B)+Sr 연속첨가 후 T6 열처리상태의 인장특성을 평 가하였다. T6 열처리 한 시료의 인장강도는 무첨가의 경우에 293MPa, Sr첨가 시 308MPa, (Ti-B)+Sr 연속첨가 시 318 MPa로 측정되었고, 연신율은 각각 4.6%, 6.1%, 7.6%로 나 타났다. 주조상태와 T6 열처리 상태에서 모두 첨가제에 의해 인장강도와 연신율이 향상되었다. 또한 단면감소율도 주조 상 태에서 5.2%, 8.3%, 10%, T6 열처리상태에서 8.7%, 11.7%, 13.3%로 연신율에 비례하는 경향이 나타내었다.

5) 주조상태의 스크랩이 35% 함유된 AC4A 주조용 알루 미늄 합금의 인장강도와 연신율 평가결과, 무첨가, Sr첨가와 (Ti-B)+Sr 연속첨가 조건의 경우에 인장강도는 182MPa~

204MPa로 모두 KS규격의 요구치 170MPa 이상을 만족하였 다. 스크랩 함량이 0%인 AC4A 합금과 비교했을 때, 3조건 모두 다소 낮은 인장강도를 나타내었다.

연신율의 경우에는 무첨가 조건에서 KS 규격 요구치 3%

를 만족하지 못하였으나 Sr 첨가 또는 (Ti-B)+Sr 연속첨가 조건의 경우 3.1%, 5.6%로 KS 규격 요구치를 만족하였다.

스크랩 함량이 0%인 AC4A 합금과 비교했을 때, 무첨가 조 건은 스크랩 함량이 0%인 AC4A 합금의 2.9%보다 낮은 연신율을 나타냈으나 Sr 첨가와 (Ti-B)+Sr 연속첨가 조건의 경우 모두 3.1%, 5.6%로 높은 연신율을 나타내었다.

6) T6 열처리조건에서 스크랩이 35% 함유된 AC4A 주조

용 알루미늄 합금의 인장강도와 연신율 평가결과, 무첨가, Sr 첨가와 (Ti-B)+Sr 연속첨가의 경우에 인장강도는 293MPa~

318MPa로 모두 KS규격의 요구치인 240MPa 이상의 조건을 만족하였다. 스크랩 함량이 0%인 AC4A 합금과 비교했을 때, 무첨가와 Sr첨가의 경우는 다소 낮은 인장강도 값을 나 타냈으나, (Ti-B)+Sr 연속첨가 조건의 경우 318MPa로 스크랩 함량이 0%인 AC4A 합금보다 높은 인장강도를 나타내었다.

연신율도 3조건 모두 KS 규격 요구치인 2%를 모두 만족 하였다. 스크랩 함량이 0%인 AC4A 합금과 비교했을 때, 무첨가 조건은 스크랩 함량이 0%인 AC4A 합금의 5.4%보 다 낮은 연신율을 나타냈으나 Sr첨가와 (Ti-B)+Sr 연속첨가 조건의 경우 모두 6.1%, 7.6%로 높은 연신율을 나타내었다.

감사의 글

이 논문은 부경대학교 자율창의학술연구비(2017년)에 의하 여 연구되었음.

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