동아대 [재료공정실험] 알루미늄 합금강 실험레포트

소개글

동아대 [재료공정실험] 알루미늄 합금강 실험레포트에 대한 보고서 자료입니다.

목차

Ⅰ. 서론
Ⅱ. 이론적 배경
Ⅲ. 실험방법
Ⅳ.실험 결과 및 고찰
Ⅴ. 고찰 및 결론

본문내용

없애기 위해 질소를 주입하여 gas를 용융액 밖으로 내 보내는 공정을 추가하게 된다. 하지만 이러한 공정만으로는 Si의 분산과 수지상의 일정한 성장효과를 얻어 낼 수 없다. 때문에 Sr, Na, Sb등 여러 원소를 첨가하게 되는데 이 중 Sr를 첨가하여 그 결과를 살펴보게 되었다. Sr의 첨가로 인하여 굵고 길던 Si plate가 짧고 가는 섬유질 형상의 Si plate로 변하는 것을 알 수 있다. 또한 수지상이 일정한 방향으로 성장하여 강도 증가에 지대한 영향을 미쳤음을 알 수 있다. 마지막으로 가장 주요한 결함 중 하나인 Fe이다. 이 Fe는 알루미늄 합금에 있어서 최대의 결함이라 할 수 있다. 합금의 강도를 떨어뜨릴 뿐만 아니라 내식성의 저하 또한 가져오기 때문이다. 이러한 단점을 없애기 위해서는 필수적으로 Fe의 양을 줄여야 한다. 그러기 위해서는 두가지 방법이 존재하는데 Fe함량 자체를 줄이는 것과 Fe가 알루미늄 합금 상에서 석출상으로 존재하지 못하게 알루미늄 내에서 허용치를 증가 시켜 주는 것이다. 앞서 설명 하였듯이 후자가 더 쉽고 유리한 방법이므로 후자의 방법으로 실험을 하게 되었다. 실험 결과는 Fe plate의 양이 확연하게 줄어 있음을 확인 할 수 있었고, Mn이 Fe와 화합물을 형성하여 회색의 둥근 덩어리를 형성 하였음을 알 수 있다. 이는 Fe화합물이 판상을 가지면서 알루미늄을 자르면서 지나가는 형태인데 비해 알루미늄 상 내부에 덩어리 형태로 박혀 있는 형태라 할 수 있겠다. 이는 마치 진흙에 모래를 섞어 진흙의 강도를 증가 시키는 것처럼 이로 인해 오히려 강도의 증가를 가져 왔음을 알 수 있다. 또한 알루미늄과 Fe화합물이 서로 간에 층을 형성하지 않았으므로 내식성의 향상 효과도 가져 왔음을 알 수 있다. 1번, 4번 시편은 알루미늄 합금의 결함을 확인하기 위한 시편, 2번, 3번, 5번은 각 결함을 개선시킨 시편이라 할 수 있다. 마지막으로 개량화 처리의 효과는 Sr이 함량이 부족할 경우 급랭을 초래하여 합금의 결함을 발생시킬 요인을 가지고 있는 불안정한 개질화 원소인 것에 비해 Sb은 Sb의 또 다른 합금을 첨가하여 Sb를 희석 시키지 않는 이상 Sb로 얻은 효과는 영구적이라 할 수 있기 때문에 효과가 더 뛰어남을 알 수 있었고, Fe가 다른 원소와 화합물을 형성하여 Fe자체가 판상으로 존재하지 못하게 하기 위해서 Fe와 Mn이 화합물을 형성하게 하였기 때문에 알루미늄 합금에 Fe가 허용치 이상 포함 되었을 경우 Fe와 화합물을 형성하는 원소를 첨가하여 Fe가 판상으로 존재하지 못하고, 제 2상으로써 나타날 수 있도록 후처리를 하는 것이 매우 중요하다 할 수 있다.
다음은 SEM 사진을 EDS로 분석한 자료이다.
1번 시편
1번 부분은 100%알루미늄, (2),(3)번 부분은 공정 실리콘이다. 공정 실리콘의 조성은 2번과 3번이 다른 것을 살펴 볼 수 있다. 이처럼 공정 실리콘은 평균적인 조성일뿐 모든 공정 실리콘이 조성이 같지는 않음을 알 수 있었다.
2번 시편
2번 시편에서 제일 큰 차이점이라고 말할 수 있는 부분이 (3)번의 조성이다. 알루미늄의 비중이 확실한 차이를 보이며 줄었음을 알 수 있고 모양에 있어서도 날카로운 모양이 아닌 불규칙한 모양이라 할 수 있다. 질소 bubbling의 효과인지는 알 수 없으나 사진 상에서 눈에 띄는 차이점은 이것이라 할 수 있다.
3번 시편
3번 시편은 Sr으로 개질화 처리를 하면서 공정 Si이 작은 조각으로 분산 된 것을 알 수 있다. 하지만 공정 Si의 영역은 늘어난 것을 알 수 있는데 이것은 공정 Si의 조성이 Al이 많은 것으로 바뀌었다고 생각 된다. 공정 Si이 작은 조각으로 나뉘어 지면서 공정 Si이 날카로운 것 보다 강도가 더 강해진 개질화 처리만 일어나는 것이 아니라 공정 Si 부분이 늘어 났기 때문에 공정 Si의 조성이 바뀐 것을 EDS분석으로 알 수 있다.
4번 시편
4번 시편은 Fe를 첨가한 시편이다. Fe가 첨가 되게 되면 3번 모양처럼 Fe화합물이 형성 되게 되는데 조성은 사진과 같이 형성 된다. 이 Fe 화합물은 알루미늄을 자르고 지나가는 형태로 형성되기 때문에 알루미늄 합금의 강도, 내식성에 지대한 영향을 미치게 된다. 따라서 Fe와 화합물을 형성하는 다른 원소를 첨가함으로써 Fe화합물이 판상이 아니라 덩어리 상의 제 2상을 형성하는 공정이 필요하다 생각 된다.
5번시편
Fe가 첨가된 합금에 Mn을 첨가하면서 Fe와 Mn이 화합물을 형성하게 된다. 이로써 판상으로 존재하던 석출상이 덩어리 형태의 석출상 으로 바뀌게 되었다. 이렇게 하여 제 2상의 역할인 강도 증가의 역할을 다시 찾게 된다고 할 수 있다. 이렇게 Fe가 함유된 알루미늄 합금은 Fe와 화합물을 형성하는 원소를 첨가하여 판상이 아닌 덩어리 형태의 제 2상을 형성하게 개질하는 것이 알루미늄의 품질향상에 도움이 된다. 첨부 자료를 첨가하면서 새로운 고찰을 하게 되었다. 1,2번 시편은 기공의 차이만 있을 뿐 다른 차이점은 없다고 생각 하였으나, EDS로 분석을 한 결과 날카로운 형태의 공정 Si만 있는 것이 아니라 뭉툭한 형태의 공정 Si도 존재하는데 이 공정 Si은 날카로운 형태의 공정 Si과 조성이 다른 것을 알 수 있었다. 또한 3번 시편에서 공정 Si이 잘게 쪼개어 지긴 했지만 공정 Si의 범위가 늘어 났었다. 이는 공정 Si의 Si함유량이 줄었기 때문이라 생각 된다. 때문에 범위가 늘어났다고 볼 수 있을 것이다. 마지막으로 4,5번 시편을 묶어서 생각 하게 되는데, 이는 Fe가 공정 Si과 화합물을 형성한다는 것이다. Fe가 알루미늄 합금이 허용하는 임계치를 넘어서면 공정 Si과 화합물을 형성하여 석출상을 만들어 낸다는 것을 알 수 있었다. 단순히 화합물이라는 것은 알고 있었지만 어떤 조성을 가지는지 정확히 알 수 있었다. 또한 Mn을 첨가하면서 Fe-Mn만이 화합물을 형성하는 것이 아니라 공정 Si도 같이 포함 된 것을 알 수 있었다. 이로써 Fe와 화합물을 형성하는 원소를 첨가하기 보다 Al-Si-Fe화합물과 화합물을 형성하는 원소를 첨가해야 Fe의 영향을 억제할 수 있다는 것을 알 수 있었다.

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