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Al 7003 합금의 인장 및 피로 특성에 미치는 열처리(T5, T6)의 영향
김민종 ( M J Kim ),김관영 ( K Y Kim ),어광준 ( G J Euh ),임영목 ( Y M Rhym ),이기안 ( K A Lee ) 대한금속재료학회(구 대한금속학회) 2015 대한금속·재료학회지 Vol.53 No.3
A7003 alloy underwent T5 and T6 heat treatments (T5: 90 ℃ for 5 hrs and 150 ℃ for 16 hrs; T6: 470 ℃ for 3 hrs followed by artificial aging at 80 ℃ for 14 hrs, and 120 ℃ for 42 hrs); the tensile and fatigue properties of the treated materials were then examined. High-cycle fatigue tests were conducted at R (stress ratio)=0.1, and f (frequency)=20 Hz. The average grain size of A7003-T5 alloy was 3.8 μm, and that of A7003-T6 alloy was 4.1 μm. Both of the alloys were found to have MgZn2 (?), Fe-based intermetallic phases in their aluminum matrix. A7003-T6 alloy had finer MgZn2 (?) phases distributed more evenly than A7003-T5 alloy. Tensile test results showed that A7003-T6 alloy had higher strength (Y.S. & T.S.) and lower elongation compared to those of A7003-T5 alloy. High cycle fatigue results showed that A7003-T6 alloy had longer fatigue limit (320 MPa) than that (290 MPa) of T5 alloy. A7003-T6 alloy was found to perform better in all other fatigue stress conditions, too. Based on the observation of tensile and fatigue fracture surfaces, the correlations between microstructures made by heat treatments and mechanical/fatigue properties were also investigated along with the fatigue deformation mechanism of A7003 alloy.(Received April 22, 2014)
주조용 A356 합금의 피로 변형 거동에 미치는 기공 및 열처리의 영향
이영재(Y. J. Lee),김선호(S. H. Kim),어광준(K. J. Euh),조규상(K. S. Cho),이기안(K. A. Lee) 한국소성가공학회 2011 한국소성가공학회 학술대회 논문집 Vol.2011 No.5
The effect of heat treatment on the high-cycle fatigue behavior of A356 casting aluminum alloys was investigated in this study. Microstructure examination, tensile and high-cycle fatigue test were conducted on both Al-Si-Mg casted (F) and heat-treated (T6) conditions. The high-cycle fatigue results indicated that the fatigue strength of the A356-T6 alloy was higher than that of the A356-F alloys. The SEM fractography results showed that porosity affected detrimental effect on the fatigue life: 79% of all tested samples fractured as a result of porosity which acted as the main crack initiation site. It was found that fatigue life decreased as the size of pore increased. The mechanisms of fatigue crack initiation and propagation of A356 alloy, which is correlated with pore and microstructure, was also discussed.
김규식(K. S. Kim),이영재(Y. J. Lee),성시영(S. Y. Sung),한범석(B. S. Han),박중철(J. C. Park),이기안(K. A. Lee) 한국소성가공학회 2011 한국소성가공학회 학술대회 논문집 Vol.2011 No.5
Fatigue deformation behavior of new heat resistant A1 alloy was studied at elevated temperature. The results of phase analysis showed that this alloy has basic A1 matrix, small amount of eutectic Si and Mg2Si phase, particulates with of (Co, Ni)3Al4 strengthening phase. High temperature tensile tests were conducted to identify the mechanical properties. From room temperature to 250℃, yield and tensile strengths of new heat resistant aluminum alloy didn"t show significant decrease and elongations increased slightly. High cycle fatigue tests were performed with R= 0,30 Hz at 130℃ and low cycle fatigue tests with strain rate of 2×10<SUP>-3</SUP> s<SUP>-1</SUP> at 250℃ respectively. Fatigue limit of high cycle fatigue of this alloy was 120 MPa at the 10<SUP>7</SUP> cycles. At plastic strain amplitude of 0.12%, a fatigue limit was got at 10<SUP>3</SUP> cycles with low cycle fatigue regime. These values were superior than those of conventional heat resistant aluminum alloy such as A319. Results of fractographical observation showed that second phases, especially (Co, Ni)3Al4 particles, affected to fatigue behavior. It is also attempted to clarify the mechanism of fatigue deformation of new resistant aluminum alloy related with its microstructure.
Al - Mg - Si - (Co, Ni) 알루미늄 합금의 고온 저주기 피로 변형 거동
김규식(K. S. Kim),성시영(S. Y. Sung),한범석(B. S. Han),박중철(J. C. Park),이기안(K. A. Lee) 한국소성가공학회 2011 한국소성가공학회 학술대회 논문집 Vol.2011 No.10
High temperature low cycle fatigue tests of new heat resistant aluminum alloy were conducted in this study. Al-Mg-Si-(Co, Ni) aluminum alloy consists of Al matrix, small amount of Mg2Si and (Co, Ni)3Al4 strengthening particles. Low cycle fatigue tests controlled by total strain were performed with strain ratio (R)=-1, strain rate=2x10<SUP>-3</SUP>s<SUP>-1</SUP> at 250℃. Fatigue limit of low cycle fatigue of this alloy showed plastic strain amplitue(Δεps) of 0.22% at the 10<SUP>3</SUP> cycles. This value was superior that that of conventional aluminum alloy such as A319. Results of fractographical observation showed that second phases, especially (Co, Ni)3Al4 particles, could act a strengthening role for low cycle fatigue behavior. It is also attempted to clarify the mechanism of high temperature low cycle fatigue behavior of Al-Mg-Si-(Co, Ni) alloy related with its micorstructure and energy dissipation anaysis.
Twin roll strip casting 공정으로 제조된 Al 3003 합금의 저주기 피로 변형 거동에 미치는 열처리의 영향
백민석(M. S. Baek),함기수(G. S. Ham),어광준(K. J. Euh),정창열(C. Y. Jung),이기안(K. A. Lee) 한국소성가공학회 2016 한국소성가공학회 학술대회 논문집 Vol.2016 No.4
본 연구는 Strip casting 공정으로 제조된 Al 3003 합금의 저주기 피로 특성에 미치는 후 열처리 영향에 대하여 조사하였다. 쌍롤 박판 주조(twin roll strip casting) 공정을 이용하여 두께 8mm, 폭 400mm의 Al 3003 합금 스트립을 제조, 사용하였다. Strip casting 공정으로 제조된 Al 합금에서는 일반적인 Al 합금의 미세 조직과 다르게 급냉 응고 조직인 globular type 의 dendrite가 관찰되었다. 이러한 급냉 응고 조직은 열처리(450℃/6h, 공냉) 이후 다소 치밀화되고 조대해지는 것을 확인할 수 있었다. 열처리 전 Al 3003 F 소재와 열처리 후 Al 3003 O 소재 의 XRD 및 EPMA 분석 결과 Al 기지에 Al6(Mn, Fe) 및 a-Al(Mn, Fe)Si 상들이 관찰되었다. 상기 상들은 열처리 이후 미세하고 고르게 분포되는 것을 FE-SEM 및 TEM 결과를 통하여 확인할 수 있었다. 기본적인 기계적 특성 평가를 위하여 F 소재와 O 소재의 상온 인장 시험을 수행하였다. F 소재의 항복 강도는 120.78MPa,최대 인장 강도는 166.18MPa 그리고 연신율은 19.86%로 얻어졌다. 열처리 후 O 소재의 항복 강도는 F 소재보다 10 MPa 낮아졌고 최대 인장 강도는 유사한 값을 나타냈으며 연신율은 약 4.5% 증가하는 결과를 나타내었다. 저주기 피로 시험은 stress ratio(R) =-1, strain rate = 1x10<SUP>-3</SUP>/s, low cycle fatigue limit = 10<SUP>4</SUP> 으로 상온에서 수행하였다. 저주기 피로 시험 결과 열처리 후 O 소재가 열처리 전 F 소재보다 저주기 피로 특성이 우수하게 나타났다. 저주기 피로 파단면과 파단면의 단면을 분석/관찰하였으며, 열처리 후 피로 특성(수명)이 우수한 것은 강화상들의 미세하고 고른 분포와 급냉 응고 조직의 치밀화에 기인하는 것을 알 수 있었다.
강연지(Y. J. Kang),백민석(M. S. Baek),함기수(G. S. Ham),김종호(J. H. Kim),이시우(S. W. Lee),이기안(K. A. Lee) 한국소성가공학회 2016 한국소성가공학회 학술대회 논문집 Vol.2016 No.4
본 연구에서는 압출공정으로 제조된 Al-12%Si 합금의 T6 열처리에 따른 내마모 특성을 Scratch tester를 이용해 평가하였다. 그에 따라 모든 시험은 열처리 전 소재(F 합금)와 열처리 후 소재(T6 합금)에 대하여 동일 조건에서 각각 시행되었다. 상기 소재의 공정Si상의 크기는 F 합금에서 약 2.3㎛, T6 합금에서는 약 2.5㎛로 측정되었다. XRD를 이용한 상분석 결과, Al 기지에 Si상과 Al₂Cu, Al₃Ni, Mg₂Si의 미세상이 존재하며 열처리 전•후 합금 내 존재하는 상의 종류에는 변화가 없었다. 그러나 FESEM-EDS과 EPMA를 통한 미세조직 관찰결과 Al 기지내 존재하는 Al₂Cu상이 T6 열처리 후 크기와 분포가 더욱 고르고 미세해진 것을 관찰할 수 있었다. T6열처리 전후 기계적 특성을 비커스 경도시험과 스크래치 테스트의 결과로써 나타내었다. 비커스 경도는 열처리 전 F 합금에서 52HV, 열처리 후 T6 합금에서는 125HV로 향상되었다. 스크래치 테스트는 CLST(constant load scratch test)와 MPST(multipass scratch test) 조건에서 각각 시행되었으며, 각각의 조건에서 residual depth를 측정하여 열처리 전후의 마모특성을 평가하였다. Scratch tester로 얻은 scratch coefficient는 마모저항성을 나타내는데 순수한 마모저항성을 도시하기 위해 본 연구에서는 접촉면적 A로 나누어줌으로써 열처리 전 후 합금의 내마모 특성을 비교하였다. 추가적으로 FESEM를 사용하여 MPST 마모 시험과정에서 발생하는 미세조직 변형 매커니즘을 분석하였다.
Twin roll strip casting 공정으로 제조된 Al 3527K 합금의 인장 및 피로 변형 거동
함기수(G. S. Ham),백민석(M. S. Baek),어광준(K. J. Euh),임영목(Y. M. Rhyim),이기안(K. A. Lee) 한국소성가공학회 2016 한국소성가공학회 학술대회 논문집 Vol.2016 No.4
This study investigated tensile and fatigue properties of Al 3527K alloy manufactured by strip casting process. Al 3527K alloy (as strip casted (F material)) produced by twin roll strip casting and H heat treated (480°C, 6hr, AC) alloy were examined and compared. Microstructure observation results revealed that both alloys (F and H) featured rapid solidification microstructures. In addition, both alloys were identified to be composed of Al, Al6(Mn, Fe) and AlFeMnSi phases. As H heat treatment was applied, Al 3527K-H alloy formed a more even phase distribution than Al 3527K-F alloy. The tensile properties showed that H heat treatment resulted in increase of strength and decrease of elongation. In tensile fracture surface observation, both alloys showed typical ductile fracture modes. The F alloy was measured to have a dimple size of 6.8㎛ on average, and the H alloy measured 4.2㎛ on average in fracture surfaces. High-cycle fatigue tests were performed using ISTRON 8501, and the test conditions were stress ratio R=0.1, 10 Hz at room temperature. The fatigue limit showed that H heat treatment resulted in increase of fatigue properties at all stress condition. Furthermore, F alloy featured a larger deviation in fatigue life in all identical stress conditions compared to the O alloy. This study also discussed the fatigue deformation behavior of Al 3527K alloy manufactured by strip casting through the abovementioned mechanical properties as well as the tensile and fatigue fractographies.