마그네슘합금

Magnesium alloy
그림 1: 추상적으로 AZ91 또는 AZ31이라는 용어를 사용하는 과학 기사 수입니다.
마그네슘 합금으로 만든 삼성 NX1의 카메라 섀시

마그네슘 합금마그네슘(가장 가벼운 구조용 금속)과 다른 금속(합금이라 함)의 혼합물이며, 알루미늄, 아연, 망간, 실리콘, 구리, 희토류, 지르코늄 등이 종종 혼합된다. 마그네슘 합금은 육각 격자 구조로 되어 있어 이들 합금의 근본적인 특성에 영향을 미친다. 육각 격자의 소성변형은 알루미늄, 구리, 강철과 같은 입방형 래티스 금속에서보다 더 복잡하기 때문에 마그네슘 합금은 일반적으로 주물 합금으로 사용되지만 연골 합금에 대한 연구는 2003년 이후 더욱 광범위해졌다. 주조 마그네슘 합금은 현대 자동차의 많은 부품에 사용되며 일부 고성능 자동차에 사용되어 왔다. 다이캐스트 마그네슘은 렌즈 속의 카메라 본체와 부품에도 사용된다.

실제로 미국에서 제조된 상용 마그네슘 합금은 모두 알루미늄(3~13%)과 망간(0.1~0.4%)을 함유하고 있다. 아연(0.5~3%)이 함유된 것도 많고 열처리에 의해 딱딱하게 굳는 것도 있다. 모든 합금은 둘 이상의 제품 형태에 사용될 수 있지만 합금 AZ63과 AZ92는 모래 주물에, AZ91은 다이 주물에, AZ92는 일반적으로 영구 금형 주물에 사용된다(AZ63과 A10은 후자의 응용에도 사용된다). 면제의 경우 AZ61이 가장 많이 사용되며, 여기서는 저강도가 요구되는 합금 M1과 최고강도의 AZ80을 사용한다. 외출의 경우, 다양한 형상, 막대 및 튜브는 저강도 또는 M1 주조물에 대한 용접이 계획되어 있는 M1 합금으로 제작된다. 합금 AZ31, AZ61 및 AZ80은 강도 증가가 그들의 증가된 상대적 비용을 정당화하는, 명명된 순서에 따라 외출을 위해 고용된다.[1][full citation needed]

'마그네슘 비산소화'의 약칭인 마그녹스(alloy)는 마그네슘 99%, 알루미늄 1%로 마그녹스 원자로 내 연료봉 피복재에 사용된다.

마그네슘 합금은 무게에 의한 대략적인 화학적 구성을 나타내는 짧은 코드(ASTM B275에서 정의됨)로 언급된다. 예를 들어 AS41은 알루미늄 4%와 실리콘 1%를 가지고 있으며, AZ81은 알루미늄 7.5%, 아연 0.7%이다. 알루미늄이 존재하는 경우, 망간 성분은 곡물 구조를 개선하는 역할을 하는 중량 기준 약 0.2%로 거의 항상 존재하며, 알루미늄과 망간이 없는 경우 지르코늄은 대개 이와 같은 목적으로 약 0.8%로 존재한다. 마그네슘은 인화성 물질이므로 주의해서 취급해야 한다.

지정

ASTM B275
A 알루미늄
B 비스무트
C 구리
D 카드뮴
E 희토류
F
H 토륨
J 스트론튬
K 지르코늄
L 리튬
M 망간
N 니켈
P 이끌다
Q 은색
R 크롬
S 실리콘
T 주석
V 가돌리늄
W 이트리움
X 칼슘
Y 안티모니
Z 아연

마그네슘 합금의 이름은 종종 공룡의 이름이 붙여진다. 글자는 주요 합금 요소(A = 알루미늄, Z = 아연, M = 망간, S = 실리콘)를 알려준다. 숫자는 주요 합금 원소의 각각의 명목상의 구성을 나타낸다. 예를 들어 AZ91을 표시하면 약 9%의 알루미늄과 1%의 아연이 함유된 마그네슘 합금이 전달된다. 기준 표준에서 정확한 구성을 확인해야 한다.

마그네슘 합금의 지정 시스템은 강철이나 알루미늄 합금의 경우처럼 규격화되지 않는다. 대부분의 생산자는 접두사 문자 1, 2개, 2 3개, 접미사 문자를 사용하여 시스템을 따른다. 접두사 문자는 오른쪽 와 같이 ASTM 규격 B275에서 개발한 다음 형식에 따라 두 개의 주합금 금속을 지정한다.[1]

알루미늄, 아연, 지르코늄, 토륨은 강수 경화를 촉진한다: 망간은 부식 저항성을 향상시키고 주석질은 주조성을 개선한다.[2] 알루미늄은 가장 일반적인 합금 원소다. 숫자는 두 개의 주요 합금 원소의 반올림 비율에 해당하며, 구성이 표준이 되면서 알파벳 순으로 진행된다. 템퍼 지정은 알루미늄의 경우와 많이 동일하다. –F, -O, -H1, -T4, -T5 및 –T6 사용. 모래 영구 몰드, 다이 주조는 모두 마그네슘 합금을 위해 잘 개발되어 있으며 다이 주조가 가장 인기가 있다. 마그네슘은 알루미늄보다 2배 정도 비싸지만 고온 다이스캐스팅 공정이 알루미늄에 필요한 저온 챔버 공정에 비해 쉽고 경제적이며 40%~50% 더 빠르다. 상온에서는 성형 동작이 불량하지만, 재료가 450~700°F(232~371°C)의 온도로 가열될 때 대부분의 기존 공정을 수행할 수 있다. 이러한 온도는 쉽게 얻을 수 있고 일반적으로 보호 대기를 필요로 하지 않기 때문에, 형성되고 그려지는 마그네슘 제품들이 많이 생산된다. 마그네슘 합금의 가공성은 모든 상업용 금속 중 최고로, 많은 응용에서, 가공의 절약은 재료의 증가된 비용을 보상하는 것보다 더 많은 비용이 든다.[citation needed] 그러나 공구를 날카롭게 유지하고 칩에 충분한 공간을 제공하는 것이 필요하다. 마그네슘 합금은 알루미늄만큼이나 쉽게 스폿 용접할 수 있지만, 용접이 이루어지기 전에 스크래치 브러싱이나 화학적 세척이 필요하다. 융접은 아르곤이나 헬륨 가스의 불활성 차폐 대기를 이용한 공정에 의해 가장 쉽게 수행된다. 마그네슘 합금을 가공하는 과정에서 화재 위험에 관한 상당한 오보가 존재한다. 마그네슘 합금은 분말이나 미세 칩과 같이 미세하게 분할된 형태일 때 가연성이 높은 것이 사실이며, 이러한 위험성을 결코 간과해서는 안 된다. 800 °F(427 °C) 이상에서는 연소를 억제하기 위해 비연성 산소 무공기가 필요하다. 주조 작업은 마그네슘이 시트, 바, 압출 또는 주조 형태로 모래와 물로 반응하기 때문에 추가 예방 조치를 필요로 하지만 마그네슘 합금은 실제 화재 위험이 없다.[1]

토륨 함유 합금은 보통 사용되지 않는데, 토륨 함량이 2%를 초과하는 토륨은 1950년대에 군사 및 항공 우주 응용 분야에서 Mag-Tor로 알려진 토르늄 마그네슘이 사용되었지만 방사성 물질로 처리되어야 하기 때문이다.

마그네슘 합금은 주조 및 단조 부품 모두에 사용되며, 알루미늄 함유 합금은 보통 주조용으로 사용되며, 지르코늄 함유 합금은 용도를 위해 사용된다. 지르코늄 기반 합금은 높은 온도에서 사용할 수 있으며 항공우주 분야에서 인기가 있다.

마그네슘+이트리움+나래-지구+지르코늄 합금(합성 Mg 93.6%, Y 4%%, Nd 2.25%, 0.15% Zr)은 최대 300C에서 크리프 없이 작동할 수 있으며, 부식성이 상당히 강하다.

무역명칭은 때때로 마그네슘 합금과 관련이 있다. 예는 다음과 같다.

주조 합금

마그네슘 주조 방지 응력은 일반적으로 75–200 MPa, 인장 강도 135–285 MPa 및 신장률 2–10%이다. 대표적인 밀도는 1.8g/cm3, 영의 계수는 42GPA이다.[3] 대부분의 일반적인 주조 합금은 다음과 같다.

AZ63
AZ81
AZ91[4]
AM50
AM60
ZK51
ZK61
ZE41
ZC63
HK31
HZ32
QE22
QH21
WE54
WE43
일렉트로 21

연접합금

마그네슘 연공 합금 방지 응력은 일반적으로 160-240 MPa, 인장 강도는 180-440 MPa, 연장은 7-40%[5]이다. 가장 일반적인 연마 합금은 다음과 같다.

AZ31
AZ61
AZ80
일렉트론 675
ZK60
M1A
HK31
HM21
ZE41
ZC71 ZM21 AM40 AM50 AM60 K1A M1 ZK10 ZK20 ZK30 ZK40

연마 마그네슘 합금은 특별한 특징이 있다. 그들의 압축적인 입증 강도는 인장 방지 강도보다 작다. 연마 마그네슘 합금은 성형 후 변형 방향으로 끈적거리는 질감이 있어 인장 방지 강도를 높인다. 압축에서는 6각형 격자 구조로 인해 마그네슘 합금의 장력보다 압축에서 더 쉽게 발생하는 수정 트윈닝 때문에 교정 강도가 더 작다.[6]

급속하게 굳어진 분말의 외부는 기존의 가장 강한 마그네슘 합금보다 2배 강하며 가장 강한 알루미늄 합금에 견줄 만한 비정형 특성 때문에 최대 740 MPa의 인장 강도에 도달한다.[7]

구성표

합금명 비율(%) 기타금속 메모들
MG Zn SI Mn
AE44 92 4 - - - 4% 오손 세륨이 약 50%, 란타늄이 25%인 희토류 원소의 합금 오손메탈
AJ62A[8] 89.8–91.8 5.6–6.6 0.2 0.08 0.26–0.5 2.1–2.8% Sr, <0.1% Be, Cu, Fe, Ni> 고온 엔진 Mg 합금
WE43 93.6 - - - - Y 4% Nd 2.25%, 0.15% Zr 항공기 및 고성능 차량에 사용되며, 인장 강도[9] 250MPa에 사용
AZ81 ? 7.5 0.7 - ? ? -
AZ31B[10] 96 2.5–3.5 0.7–1.3 <0.05 0.2 ? 연접합금, 양호한 강도 및 연성 부식 저항성, 용접성, 압출성
AMCa602 91.5 6 0.1 - 0.35 2% Ca 불연성 Mg 합금
AM60 93.5 6 0.1 - 0.35 - -
AZ91[11] 90.8 8.25 0.63 0.035 0.22 Cu – 0.003; Fe – 0.014; Be – 0.002 다이캐스팅에 사용됨
QE22[12] - - - - - 2.5% Ag, 2% RE, 0.6% Zr
마그녹스 (Al 80) 99.2 0.8 - - - - 비산화 Mg 합금

특성.

마그네슘의 특별한 장점은 알루미늄 합금과 유사하다: 만족스러운 강도와 낮은 비중이다. 마그네슘은 알루미늄(약 2800kg/m33)보다 밀도가 훨씬 낮다는 점에서 알루미늄에 비해 장점을 제공한다.[13] 마그네슘 합금의 기계적 특성은 알루미늄 합금 중 가장 강한 합금보다 낮은 경향이 있다.[14]

강수 경화 마그네슘 합금의 강도 대 중량 비율은 알루미늄의 강합금 또는 합금강과 비교된다. 그러나 마그네슘 합금은 밀도가 낮으며 단위 무게당 기둥 하중이 더 크고 특정 계수가 더 높다. 또한 큰 힘이 필요하지 않고 두껍고 가벼운 형태를 원하는 경우 또는 더 높은 뻣뻣함이 필요할 때 사용한다. 예를 들어 항공기 하우징이나 케이스와 같이 복잡한 주물, 급회전 또는 왕복 기계를 위한 부품 등이 있다. 그러한 애플리케이션은 부하 방향 변경 시 항복 강도를 낮추는 순환 결정 트윈닝과 디트라이닝을 유도할 수 있다.[6]

마그네슘 합금의 강도는 다소 높은 온도에서 감소한다. 200 °F(93 °C)의 낮은 온도로 인해 항복 강도가 상당히 감소한다. 마그네슘 합금의 고온 특성 개선은 성과가 유망한 활발한 연구 분야다.[14]

마그네슘 합금은 육각형 클로즈패킹 결정구조에서 발생하는 상온에서 강한 음이소트로피와 낮은 조형성을 보여 실질적인 가공모드가 제한된다.[15][6] 상온에서 기저면 이탈 및 기계적 결정 트윈닝은 유일한 작동 변형 메커니즘이다. 추가로 트윈닝의 존재는 특정한 하중 조건을 유리한 조건으로 요구한다.[6] 이러한 이유로 마그네슘 합금의 가공은 부서지기 쉬운 골절을 피하기 위해 고온에서 수행되어야 한다.[16]

마그네슘 합금의 고온 특성은 느린 크리프(변형)가 재료 수명에 중요한 역할을 하는 자동차 및 항공우주 분야 용도와 관련이 있다. 마그네슘 합금은 일반적으로 크리프 특성이 좋지 않다. 순수 마그네슘은 순수 알루미늄과 비슷한 크리프 수명을 보이지만, 마그네슘 합금은 알루미늄 합금에 비해 크리프 수명이 감소했기 때문에 이러한 단점이 있다.[14][16] 마그네슘 합금의 크리프는 주로 탈구 슬립(물질 과학), 활성 크로스 슬립, 곡물 경계 슬라이딩에 의해 발생한다.[17] Mg-RE 합금에 소량의 아연을 첨가하면 국부적 결합강화를 통해 기저면과 프리즘면의 침전물을 안정화시켜 크리프 수명을 600% 증가시키는 것으로 나타났다.[17] 이러한 개발로 마그네슘 합금이 비교적 높은 온도에서 자동차와 항공우주 분야에 사용될 수 있게 되었다.[14] 고온에서의 미세구조 변화는 미세한 결로 마그네슘 합금의 동적 재분배에도 영향을 받는다.[6]

가돌리늄과 이트륨이 노화 경화 및 두 원소를 모두 함유한 마그네슘 합금의 고온 강도에 대한 개별 기여도는 다른 Gd를 함유한 합금을 사용하여 조사한다.Y 몰 비율이 1:0, 1:1, 1:3 및 0:1이고 Y+Gd 함량이 2.75 mol%인 경우 조사된 모든 합금은 200 °C 이상의 노화 온도에서도 DO19 결정 구조를 가진 β 위상과 BCO 결정 구조를 가진 β 위상의 강수에 의해 현저한 노화 경화를 보인다. 두 침전물은 모두 최고령 시료에서 관찰된다. 노화 경화에 기여하는 침전물은 Gd 함량이 증가함에 따라 미세하고 양이 증가하며 이로 인해 첨두 경도, 인장 강도, 입증 응력은 0.2% 증가하지만 연장은 감소한다. 반면에 Y 함량이 높을수록 합금의 연장은 증가하지만 강도는 감소한다.[1]

금속의 활성성에도 불구하고 [clarification needed]마그네슘과 그 합금은 STP에서 공기 부식에 대한 내성이 좋다.[citation needed] 같은 대기권에서 연강 녹슬기에 비해 부식 속도가 느리다.[citation needed] 소금물에 담그는 것도 문제지만, 특히 연마재의 경우 니켈과 구리 등 일부 불순물을 매우 낮은 비율로[18] 줄이거나 적절한 코팅제를 사용함으로써 염수 부식에 대한 내성을 크게 개선했다.[19]

제작

고온 및 저온 작업

마그네슘 합금은 어떤 종류의 냉간 작업에서도 급속하게 굳기 때문에 반복적인 아닐링 없이는 광범위하게 냉간 형성될 수 없다. 큰 반지름 주위의 완만한 굽힘은 차갑게 할 수 있지만, 날카로운 굽힘, 회전 또는 도면은 약 500~600°F(260~316°C)에서 수행해야 한다. 형성이 느리면 빠른 형상화보다 좋은 결과를 얻을 수 있다. 프레스 단조는 금속 흐름의 시간이 길기 때문에 망치 단조보다 더 선호된다. 플라스틱 단조 범위는 500~800°F(260~427°C)이다. 이 범위를 벗어난 금속은 사용 가능한 변형 메커니즘이 없어 쉽게 파손된다.[6]

캐스팅

마그네슘 합금, 특히 강수 경화 합금은 주조에 사용된다. 모래, 영구 주형, 다이 주물 등이 사용되지만 아직 파리스 석고 주물은 완성되지 않았다. 녹색 모래 주형은 마그네슘이 모래 속 수분과 반응해 산화마그네슘을 형성하고 수소를 방출하기 때문에 특별한 기술이 필요하다. 산화물은 주물 표면에 화상이라고 불리는 검게 그을린 부위를 형성하며, 해방된 수소는 다공성을 일으킬 수 있다. 황, 붕산, 에틸렌 글리콜 또는 불소 암모늄과 같은 억제제를 습한 모래와 혼합하여 반응을 방지한다. 중력을 공급받은 모든 금형은 주물에서 가스 거품을 밀어내고 금형의 디테일을 잡아낼 수 있을 정도로 압력을 크게 만들기 위해 용해된 금속의 높은 기둥을 추가로 필요로 한다. 대부분의 조건에서 주물 벽의 두께는 최소 5/32인치여야 한다. 마그네슘 주물의 응력 농도는 특히 위험하므로 모든 재입고 모서리에 초대형 필릿을 제공해야 한다. 영구 금형 주물은 동일한 합금으로 만들어지며 모래 주조와 거의 동일한 물리적 특성을 갖는다. 마그네슘의 고형화 수축은 알루미늄과 거의 같기 때문에 알루미늄 금형은 마그네슘 알로이 주물을 만드는 데 채택될 수 있다(동화 교체가 필요할 수도 있지만). 압력 냉방 주물은 소형 부품의 양적 생산에 사용된다. 유체 금속과 콜드 다이(Cold Die)의 접촉에 의해 발생하는 급속한 응고 현상은 우수한 물리적 성질을 가진 촘촘한 구조의 주조물을 만들어 낸다. 마감과 치수 정확도가 매우 우수하며, 극도의 정확도가 요구되는 경우에만 가공이 필요하다. 일반적으로 이러한 주조물은 열처리되지 않는다.

용접, 납땜 및 리벳 작업

많은 표준 마그네슘 합금은 가스나 저항 용접 장비에 의해 쉽게 용접되지만 산소 토치로는 절단할 수 없다. 마그네슘 합금은 부서지기 쉬운 금속간 화합물이 형성되거나 금속의 조합이 부식을 촉진할 수 있기 때문에 다른 금속과 용접되지 않는다. 두 개 이상의 부품이 함께 용접되는 경우, 그 구성은 동일해야 한다. 마그네슘 합금의 납땜은 부품의 표면 결함을 플러그로 고정하는 경우에만 가능하다. 납땜자는 알루미늄보다 부식성이 더 높으며, 부품은 절대 응력에 견디도록 요구해서는 안 된다. 마그네슘 합금 구조의 리벳 조인트는 일반적으로 알루미늄 또는 알루미늄-마그네슘 합금 리벳을 사용한다. 마그네슘 리벳은 뜨거울 때 구동해야 하기 때문에 자주 사용하지 않는다. 펀칭은 구멍에 거친 가장자리를 제공하고 응력 농도를 유발하기 때문에 특히 두꺼운 시트와 돌출된 부분에 리벳 구멍을 뚫어야 한다.

가공

마그네슘 합금의 특별한 매력은 마그네슘 합금이 매우 우수한 가공 성질에 있는데, 이 특성에서 마그네슘 합금은 황동보다 더 우수하다. 절단에 필요한 전력은 작으며, 초고속(일부 경우 분당 5,000ft)을 사용할 수 있다. 최고의 절삭 공구는 특별한 모양을 가지고 있지만, 다소 낮은 효율의 결과가 나오기는 하지만 다른 금속을 가공하는 공구를 사용할 수 있다. 마그네슘을 고속으로 절단할 때는 공구가 날카로워야 하며 항상 절단해야 한다. 고속으로 작동되는 끈적끈적하고 질질 끄는 공구는 미세한 칩을 점화하기에 충분한 열을 발생시킬 수 있다. 따라서 그라인딩에서 발생하는 칩과 먼지는 화재 위험이 있으므로, 그라인딩은 냉각제 또는 물속에서 먼지를 집중시키는 장치로 해야 한다. 마그네슘 분쇄기는 철금속에도 사용되어서는 안 된다. 왜냐하면 스파크가 누적된 먼지를 점화시킬 수 있기 때문이다. 만약 마그네슘 화재가 시작된다면, 그것은 주철 회전이나 마른 모래로 질식시킬 수 있고, 특히 목적을 위해 준비된 다른 재료로 질식시킬 수 있다. 물이나 액체 소화기는 불을 흩뿌리는 경향이 있기 때문에 절대 사용해서는 안 된다. 사실, 마그네슘 칩과 먼지를 점화시키는 것은 보통 생각보다 훨씬 더 어렵고, 그런 이유로 그들은 큰 기계 가공의 어려움을 겪지 않는다. 마그네슘(작업, 주조, 접합)을 제작하는 데 반드시 사용되어야 하는 특수 기법은 제조 원가를 상당히 더한다. 알루미늄과 마그네슘 또는 특정 부품을 선택할 때, 금속의 기본 비용은 어느 쪽에도 큰 이점이 없을 수 있지만, 일반적으로 제조 공정은 마그네슘을 더 저렴하게 만든다.[1] 상대적으로 거친 주물 구조로 인해 대부분의 주물들이 곡물을 정제하기 위해 충분한 변형이 전해질 때까지 다른 수단으로 균열에 너무 취약하기 때문에, 아마도 압출이 이것들보다 더 중요한 합금 그룹은 없을 것이다. 따라서 하나 또는 두 개의 연성 합금을 제외하고 가공은 항상 다른 형상화 공정보다 앞선 예비 단계다.

고온 압출

그것은 특히 입증 스트레스에 관해서 다소 나쁜 성질을 가지고 있기 때문에, 순수 마그네슘은 많이 돌출되지 않는다. 현재 주요 관심사의 합금 요소는 알루미늄, 아연, 세륨 및 지르코늄이다. 망간은 강도에 거의 영향을 미치지 않지만 부식 저항성을 개선하는 데 중요한 기능을 가지고 있기 때문에 일반적으로도 존재한다. 최대 2.0%의 망간을 함유한 하나의 중요한 이항 합금은 압연 시트 제조에 광범위하게 사용된다. 다른 합금에 비해 비교적 부드럽고 돌출이 용이하며, 사전 추출 없이 직접 굴릴 수 있는 몇 안 되는 합금 중 하나이다. 영국에서 외상은 직경 2.87–12인치(73–305 mm)의 빌렛으로 만들어진다. 다우 화학 회사는 최근 빌렛을 32인치까지 처리할 수 있는 13.200톤의 프레스를 미국에서 30-50톤/sq에 설치했다. 압출 기법은 일반적으로 알루미늄 베이스 합금의 경우와 유사하지만 Wilkinson과 Fox에 따르면 다이 설계는 특별한 고려를 필요로 하며 짧은 베어링 길이와 날카로운 다이 엔트리를 포함해야 한다. 합금 AM503, ZW2, ZW3의 튜브 압출은 이제 브리지 다이로 만들어진다.(알루미늄 베어링 합금은 만족스럽게 용접되지 않는다.) 이전의 지루한 빌렛 사용 관행과는 달리, 맨드렐 피어싱은 ZW3 합금에서 큰 직경의 튜브를 압출하는 데 사용되고 있다.

압출에 대한 합금의 강성은 그 안에 포함된 경화 요소의 양에 비례하여 증가하며, 일반적으로 사용되는 온도는 이들 합금의 양이 많을수록 높다. 빌렛 온도도 섹션의 크기에 영향을 받아 크게 감소할 경우 더 높지만 일반적으로 250~450°C(482–842°F)의 범위에 있다. 용기 온도는 빌렛 온도와 동일하거나 약간만 높아야 한다. 빌렛의 예열은 합금에 존재하는 Mg4Al과 같은 화합물의 흡수에 의해 가능한 한 균일한 구조를 촉진하기 위해 균일하게 수행되어야 한다.

폭스는 지적하고 이것은 알루미늄 합금에도 적용된다. 빌렛의 초기 구조가 중요하며, 미세한 곡물로 이어지는 주조법은 가치가 있다. 거친 소재에서는 쉽게 용해되지 않는 큰 화합물 입자가 존재하며 용액의 경사를 유발하는 경향이 있다. 마그네슘 합금에서는 용액이 작은 수축과 동반되기 때문에 내적 스트레스를 유발하며, 추후 열처리에 대한 반응의 균일성에도 영향을 미칠 수 있다.

2진 마그네슘-망간 합금(AM505)은 압출 조건에 상대적으로 무감각한, 원하는 성질이 아닌 감소와 빌렛 길이에 따라 사용되는 실제 온도인 250~350°C(482~662°F)의 낮은 압력에서 쉽게 압출된다. 압출의 양호한 표면 상태는 분당 50–100 ft.의 고속에서만 달성된다.

알루미늄과 아연은 합금을 포함하며, 특히 AZM과 AZ855와 같이 알루미늄 함량이 높은 알루미늄은 고온단축으로 인해 고속에서 발생한다. 평형 마그네슘에 접근하는 조건에서 약 12%의 알루미늄을 용해할 수 있지만, 주물에서 4~5%는 용해성의 한계를 나타낸다. 따라서 6% Al 이상을 함유한 합금은 435C에서 황토 용융을 형성하는 Mg4Al3를 함유하고 있다. 압출 온도는 250~400°C(482~752°F)까지 다양할 수 있지만, 높은 값에서는 분당 약 12ft.로 제한된다. 연속 주조는 이러한 합금의 동질성을 개선하고 빌렛의 다이나 테이퍼 가열의 수냉을 개선하여 압출 설비를 더욱 강화한다.

마그네슘-진크-지르코늄 합금인 ZW2와 ZW3의 도입은 여러 가지 이유로 마그네슘 합금 기술의 상당한 발전을 나타낸다. 강도는 높지만 알루미늄이 들어 있지 않기 때문에 주조 빌렛은 2단계의 소량만 함유하고 있다. 솔리더스 온도가 약 100 °C(180 °F) 상승하기 때문에 상대적으로 높은 압출 속도에서 핫 단축 위험이 크게 감소한다. 그러나 기계적 특성은 빌렛 예열 시간, 온도 및 압출 속도에 민감하며, 긴 예열 시간과 높은 온도 및 속도는 오래된 알루미늄 함유 합금 속성과 유사한 특성을 생성하며, 가열 시간은 짧아야 하며 높은 특성을 생성하려면 온도 및 속도가 낮아야 한다. 미국 합금 ZK60과 ZK61에서와 같이 아연 함량을 5~6%로 증가시키면 기계적 특성에 대한 압출 속도에 대한 민감도가 감소한다.

지르코늄을 함유한 물질의 합금은 그 개발에 있어 주요한 문제가 되어 왔다. 소금의 지르코늄을 첨가하는 것은 보통이며, 세심한 통제는 좋은 결과를 낼 수 있다. 캐나다의 도미니언 마그네슘 리미티드사는 마스터 합금을 통해 재래식 방식으로 첨가하는 방법을 개발했다.

일부 마그네슘 합금을 성공적으로 압출하는 데 필요한 낮은 압출률에 대한 설명은 다른 금속을 위해 제시된 외부적 이유가 아니다. Altwicker는 가장 중요한 원인이 연관되어 있다고 생각한다. 작업을 빨리 적용할 때 경쟁이 덜한 수정 변형에 의한 회복의 정도와 함께, 더 높은 스트레스를 유발하고 결정의 미끄러짐 용량을 소진시킨다. 재결정 속도는 금속마다, 그리고 온도에 따라 다르기 때문에 이것은 고려할 가치가 있다. 또한 작업 범위에 해당하는 금속을 변형 후 즉시 수축할 경우 두드러진 작업 경화를 보이도록 자주 제작할 수 있다는 것도 사실이다. 즉 일시적인 가소성의 손실은 빠른 작업과 쉽게 동반할 수 있다는 것을 보여준다.[20][21]

추가합금개발

스칸디늄가돌리늄은 합금 원소로 시도되어 왔다; 1% 망간, 0.3%, 5% 가돌리늄의 합금은 350C에서 거의 완벽한 크리프 저항을 제공한다.[22] 이러한 다성분 합금의 물리적 구성은 MnSc2 형성과 같은 금속간 화합물의 판으로 복잡하다. Mg-RE 합금에 아연을 첨가하면 RE 침전물을 안정화시켜 크리프 수명을 크게 증가시키는 것으로 나타났다.[17] 에르비움은 첨가물로도 여겨져 왔다.[23]

마그네슘-리튬 합금

마그네슘에 리튬을 10% 첨가하면 망간-다이옥사이드 음극으로 배터리의 개선된 양극으로 사용할 수 있는 합금이 생성된다.[24] 마그네슘-리튬 합금은 일반적으로 부드럽고 연성이며, 1.4g/cm의3 밀도가 공간적 용도에 호소하고 있다.

양자 기계적 시뮬레이션은 순서가 정해진 마그네슘-리튬 합금의 형성을 예측하기 위해 사용되어 왔다.[25] 제조와 관련하여 관심있는 것은 13 at. % 이상의 리튬을 첨가하면 큐빅 구조로 순서가 정해진 단계가 될 것으로 예측된다.

불연성마그네슘합금

중량별 칼슘 2%를 마그네슘 합금 AM60에 첨가하면 비연성 마그네슘 합금 AMCa602가 된다.[26] 칼슘의 산화반응도가 높아지면 산화칼슘 코팅이 형성돼 마그네슘이 발화한다. 합금의 점화 온도는 200–300 K만큼 상승한다. 기계 가공 작업에는 산소가 없는 대기는 필요하지 않다.

참조

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