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3원계 Al-Cu-Sc합금의 시효처리과정에서 석출한 θ′ 및 Al₃Sc 석출물의 성장에 미치는 Sc 및 Cu의 영향
한창석(Chang-Suk Han),심우빈(Woo-Bin Sim) 호서대학교 공업기술연구소 2023 공업기술연구 논문집 Vol.42 No.1
Sc를 소량 첨가한 알루미늄합금은 시효처리를 통하여 뚜렷한 경화현상이 나타난다. Sc가 Al에 용해되는 용해도는 매우 작지만, 이 합금계에서 시효경화는 모상에 정합으로 격자정수가 약간 다른 L12형 규칙상인 평형상 Al₃Sc가 구상으로 미세하게 석출하기 때문이다. 본 연구에서는 Al-2.5 mass%Cu-0.23 mass%Sc인 3원 합금이 시효처리 과정에서 발생하는 2종류의 석출물인 θ′ 및 Al₃Sc에 대하여 각각의 석출물 위에 불균일한 석출과 이와 같은 석출물의 성장에 미치는 Sc 및 Cu의 영향에 대하여 투과형 전자현미경을 이용하여 관찰한 결과를 바탕으로 검토하였다. θ′-Al₂Cu 및 Al₃Sc의 성장은 확산율속으로 진행되며, 오스트왈드 성장법칙에 따른다. θ′-Al₂Cu 위에 Al₃Sc가 불균일하게 석출되는 것은 θ′-Al₂Cu가 성장하여 θ′-Al₂Cu/모상 계면에 형성된 계면전위 부분으로 Sc원자가 이동하기 때문이다. 그리고 Al₃Sc 위에 θ′-Al₂Cu가 불균일하게 석출하는 것은 Al₃Sc/모상계면에 형성된 계면전위 부분으로 Cu원자가 이동하기 때문이다. Aluminum alloys with a small amount of Sc added show a distinct hardening phenomenon through aging. Although the solubility of Sc in Al is very small, age hardening in this alloy system is due to the fine precipitation of the equilibrium phase Al₃Sc into the spheroids, which is the L12-type regular phase with slightly different lattice coefficients in agreement with the parent phase. In this study, two types of precipitates, θ′ and Al₃Sc, formed during the aging process of a ternary alloy with Al-2.5 mass%Cu-0.23 mass%Sc, were examined based on the inhomogeneous precipitation on each precipitate and the effects of Sc and Cu on the growth of these precipitates, which were observed using a transmission electron microscope. The growth of θ′-Al₂Cu and Al₃Sc proceeds at the rate of diffusion and follows the Ostwald growth law. The uneven precipitation of Al₃Sc on θ′-Al₂Cu is due to the growth of θ′-Al₂Cu and the migration of Sc atoms to the interface potential formed at the θ′-Al₂Cu/modified phase interface. And the uneven precipitation of θ′-Al₂Cu on Al₃Sc is due to the migration of Cu atoms to the interface potential formed at the Al₃Sc/matrix interface.
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ECAP법으로 제작한 미세 결정립을 가진 Al-Mg-Sc 합금의 초소성에 관한 연구
한창석(Chang-Suk Han),심우빈(Woo-Bin Sim) 호서대학교 공업기술연구소 2023 공업기술연구 논문집 Vol.42 No.2
본 논문은 실온에서 동일 채널 각도 프레스 (ECAP : Equal-Channel Angular Pressing) 기술을 사용하여 Al-3%Mg-0.2%Sc 합금의 결정립 미세화에 대하여 설명하였다. 본 ECAP 기술로 0.2 μm인 미세한 결정립 크기를 얻을 수 있었다. 또한 여러 가지 변형률 속도를 적용하여 미세한 결정립을 가진 Al-3%Mg-0.2%Sc 합금에 대하여 인장시험을 진행한 결과를 제시하였다. 1000% 이상의 연신은 673 K의 온도에서 10-2 s-1을 초과하는 높은 변형율에서 나타났다. 투과전자현미경 (TEM) 및 주사이온현미경(SIM)을 이용하여 인장시험 전과 후의 미세조직을 관찰하였다. 본 실험 결과는 냉간 압연된 Al-3%Mg-0.2%Sc 합금 결과와 많은 기계적특성 차이를 나타내었다. ECAP 기술을 사용하여 결정립을 미세화시키면 높은 변형률에서 초 플라스틱을 나타내는 Al합금의 생산에 유용하다는 것을 입증하였다. This paper describes the grain refinement of Al-3%Mg-0.2%Sc alloy using equal-channel angular pressing (ECAP) technique at room temperature. A grain size as small as 0.2 μm was obtained by this technique. This paper also presents the results of tensile tests on Al-3%Mg-0.2%Sc alloy with fine grain size using various strain rates. More than 1000% stretching was found at a high strain rate exceeding 10-2 s-1 at a temperature of 673 K. Transmission electron microscopy (TEM) and scanning ion microscopy (SIM) were used to observe the microstructure before and after tensile testing. The results showed many mechanical property differences from the cold-rolled Al-3%Mg-0.2%Sc alloy. It was demonstrated that grain refinement using the ECAP technique is useful for the production of Al alloys that exhibit super-plasticity at high strain rates.
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