1. 실험제목- 주물용 알루미늄 합금
2. 실험 목적- 주조실험에 사용되는 용융금속의 특성에 대해 이해할 수 있다.
3. 3이론
주조실험에서 꼭 필요한 용융 금속으로 알루미늄 합금을 사용하려고 한다. 이번 시간을 통해서 알루미늄 합금, 2개를 소개해보려고 한다. 본격적인 설명에 앞서 알루미늄 합금을 효과적으로 이해하기 위해서 일련의 개념들에 대해 알 필요가 있다.
우선 상태도이다. 영어로는 phase diagram, phase는 일정한 물리적인 계로서, 화학적 혹은 물리적 성질이 동일한 system을 말한다. 알루미늄합금은 조성에따라 ,온도에 따라 상변화하는 물질이다. 또한 그러한 상이 미세조직에 영향을 주고 이러한 것들이 결국 알루미늄 합금의 물성을 결정하기 때문에 상태도를 이해하는 것이 알루미늄 합금을 이해하는데 효과적이다.
Al-Si 평형 상태도의 Al이 많은 부분을 나타낸 것으로 공정계가 존재하며 공정점은 11.7%si에서 577도 온도이다. 면심입방 알파 고용체의 si에 대한 용해도는 온도가 내려감에 따라 감소되어 공정온도에서는 1.65%si이고 20도 에서 알파 고용체 내에는 실제적으로 si는 용해되지 않는다. 이러한 온도의존성 용해도로 인하여 2원계 Al-si합금은 시효 경화성이다.
Si>1.65%를 함유한 아공정 합금의 응고에서 용탕으로부터 알파 고용체의 초정 결정화가 일어나며 2차 응고로 잔류 융체가 공정으로 된다.
융체>(a+b)
융체 > a+융체> a+(a+b)
과공정 합금에서는 융체로부터 b상이 우선공정 결정화 되며 마지막으로 잔류융체가 공정으로 결정화 된다.
알루미늄의 경우, 우수한 주조성으로 이한여 2원계 Al-si 합금 뿐만 아니라 mg 및 cu를 함유하는 3원계 합금등이 주물용 합금으로 사용되곤 한다.
일반적으로 si를 함유한 사형주조 합금의 부식하지 않은 시편의 조직은 침상B 입자와 알루미늄이 많은 알파기지로 되어 있다. 이 공정은 불규칙하고 조대한 구조임으로 변종된 공정이라고 한다. 이러한 합금의 조직은 적당하지 않은 강도성질과 취성파괴를 유발한다. 따라서 합금을 NA으로 용탕 처리한다. 그 결과로 공정점이 높은 si함량으로 낮은 오도로 각각 이동되었으며 이것을 합금의 개량처리 라고 한다. 실제로 723도~780도 정도의 알루미늄 합금에 약0.1%Na금속을 첨가하면 판상 및 창모양을 하고 있던 si결정이 둥글게 변한다
ADC12와 AC4C는 둘다 대표적인 주물용 알루미늄 합금이다. 그러나 약간의 차이점을 갖고 있는데 우선 AC4C는 Al-Si-Mg 합금이고 ADC12- Al-Si-Cu계합금이다 또한 si의 함량에서도 차이를 보이는데, ADC12의 경우 9.6%~12%의 si를 , AC4C의 경우 6.5%~7.5%함유하고 있다. 또한 AC4C는 주조성이 양호한 Al-Si-Mg계의 알루미늄 합금 주물입니다. Cu를 포함하지 않기 때문에 내식성에도 뛰어나고 내압성도 있습니다. 그러나 ADC12의 경우 Cu를 포함하고 있다보니 내부식성과 내압성 특히 경도부분에서 약한 모습을 보여준다. 그러나 장점으로는 AC4C보다 열전도성이 뛰어나다.
실제로 전선 고압, 고열에 구리 전선이 쓰인다. 따라서 고강도 및 내열 주조 합금으로 cu가 합금된 Al-si-cu합금이 응용된다. 여기서 Cu는 입자 미세화 및 강도 상승 작용을 한다.
출처
금속 조직학- Hermann schumann 노드미디어 802~811
금속현미경 조직학 김정근 노드미디어 371~389
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