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○ 가장 경량의 구조용 금속재료로 인식되고 있는 Mg합금은 HCP 결정구조의 특성 상 슬립계가 3개로 제한되어 상온가공성이 불량하고 압연에 의한 집합조직이 형성되어 성형성이 불량하다. 이를 극복하기 위하여 첨가하는 합금원소로 Al, Zn 및 Cu 등이 있으나 이들은 Mg보다 무거워서 비중이 증가할 수 있다. 그러나 Li의 비중은 0.534g/cm3로 Mg 비중(1.73g/cm3)의 31%로 가벼워서 Mg-Li합금을 경량화와 하며 가공성이 불량한 HCP구조를 BCC로 천이시켜서 연성도 개선되는 우수한 경량 구조용 재료로 인정받고 있다.

 

○ 1961년부터 Mg-Li합금의 기초 연구로 물리적, 기계적 특성 연구가 시작되었다. 실용적인 합금개발 연구로 2009년 독일에서 처음 시도된 연구에 의하면 Li 함량이 11wt%를 초과하면 Mg-Li합금의 비중이 가장 낮은 1.35g/cm3이 되며 Li에 Mg가 고용된 BCC 구조의 고용체가 형성된다. 그러나 이 합금은 낮은 강도, 불량한 내식성, 불안한 고온 특성 및 고가의 생산비용 등 실질적이고 경제적인 면에서 해결되어야 할 문제점이 많이 있다. 이러한 Mg-Li합금의 문제를 극복할 수 있는 제 3의 첨가원소 개발을 위한 많은 연구가 수행되었다.

 

○ Mg-Li합금에 첨가할 제 3의 원소로 0∼5wt%의 Al을 Mg-15Li 합금에 첨가한 결과 Al-Li 금속간 화합물이 형성되고 Al 함량 증가에 따라 상의 결정립도가 250에서부터 51 로 획기적으로 감소하여 항복강도가 106에서 225MPa로 크게 개선되었다.

 

○ 그러나 이 합금의 경우, 높은 인장강도와 경도를 갖는 Al-Li 금속간 화합물은 취성이 매우 커서 연성이 나쁜 문제가 있다. 이를 극복하기 위하여 Al-Li 입자의 부피 분율, 형상, 크기 및 분포를 조절하여 우수한 강도는 유지하면서 취성을 저하시켜서 연성을 개선하고 HCP구조의 전환과 집합조직을 약화시키기 위한 조직제어 연구가 필요하다.

 

○ 이 Mg-Li-Al계 합금 개발 연구는 미국, 독일, 일본 및 중국 등에서 활발히 진행되고 있다. 한국의 경우 세종대학교, KIST 및 생산기술연구원이 공동으로 Mg-Li-Al 합금 개발연구를 활발히 수행하고 있다.



고 비강도, 경량 Mg-Li-Al 합금개발.pdf






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