Al-Mg계 합금(5000계열)

Al-Mg계 합금(5000계열)

 Al-Mg계 합금은 고용강화와 가공경화에 의해 강도가 향상되므로 주조재 합금보다는 전신재 합금으로 널리 활용되고 있다. 일반적으로 Al-Mg계 합금은 적당한 강도를 유지하면서 내식성, 성형가공성, 표면처리특성, 용접성이 요구되는 분야에 사용되는 데 그 용도가 광범위하다.

 

Al-Mg계인 5000계열 합금으로서 Mg첨가량이 적은 5005합금은 차량/선박용 내장재와 건축용 내외장재로서 많이 사용되고 5N01합금은 카메라, 장식품, 부엌용품용 재료로서 사용된다.

Mg 함유량이 중간정도인 5052합금은 어느 정도의 강도를 요구하는 일반판금용, 선박, 차량, 건축, 캔, 하니컴 코어 구조재로 사용된다. Mg 함유량이 상대적으로 많은 5083합금은 비열처리 합금으로 우수한 강도를 유지하면서 용접성도 뛰어나 선박, 차량, 화학플랜트 등의 저온용 탱크, 압력용기의 용접구조물에 사용되고 있다.

 

이외에 5082/5182합금은 캔엔드, 5056합금은 카메라경통, 통신기기부품, 패스너 등으로 사용되며, 5086합금은 선박, 압력용기, 자기디스크로 사용된다. 표1는 대표적인 전신용 Al-Mg계 합금의 화학조성을 보이고 있다.

<표1. Al-Mg계 전신재합금의 화학성분>

※ 기타 원소는 0.15% 이하 유지 

※ Al-Mg계합금 용접봉 및 와이어는 5138, 5652, 5554, 5654, 5356, 5556이 규격화되어 있음

 

Al-Mg계 5000계열 합금 중 5052, 5056, 5154합금은 1930년대에 개발되었고 1960년대에 5082, 5182합금이 개발되었다. Al-Mg계에서 Mg 첨가량이 지나치게 많으면 압연가공성이 저하하기 때문에 5%이상을 넘지 않도록 합금설계 되어 있다.

 

미량원소로서 Mn, Cr을 포함하는 것이 보통이고 결정립 미세화제로서 Ti-B을 소량 첨가하는 경우가 많다. Al-Mg계 합금은 Mg첨가량과 Mn, Cr 원소의 첨가유무에 따라 강도와 연성의 변화가 매우 심하게 나타난다.

 

또한 Al-Mg계 합금은 가공경화성이 우수하여 90%의 냉간 가공 시 대략 30%이상의 강도향상을 보인다. 예로서 5052합금을 90%정도 냉간 가공시킬 경우 인장강도는 200MPa에서 300MPa정도로 증가한다.

Al-Mg계 합금은 초소성 특성을 가지고 있어 1980년대에는 이에 대한 많은 연구가 진행되었다. Al-6%Mg에 0.37%Zr, 0.16%Mn, 0.07%Cr을 첨가한 합금을 가공-열처리한 후 고온인장시험을 한 결과 800%의 신율을 얻었다.

 

초소성 Al-Mg합금으로 Al-2Mg-0.4Zr의 Supral 5000과 Al-5Mg-0.6Cu-0.7Mn-0.15Cr의 Neoral 등이 개발되어 실용화 되었다.

 

또한 Al-10.2Mg-0.52Mn합금은 325oC, 2x10-3s-1의 인장조건에서 500%이상의 신율을 보이는 등 초소성 특성을 나타내었으며 동시에 인장강도 500MPa와 신율 15%의 우수한 기계적 특성을 보였다.

 

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