[비철재료학]알루미늄에 대해

소개글

[비철재료학]알루미늄에 대해에 대한 보고서 자료입니다.

목차

Ⅰ. 개요

Ⅱ. 국내·외 개발 동향

Ⅲ. 차체 재질의 비교

Ⅳ. 100Km/2L급 차량용 경량부품 개발

Ⅴ. 알루미늄 차체의 특징

Ⅵ 고찰

본문내용

인 온도상승이 힘들게 되어 용융 발생이 억제된다. 실제로 유럽의 VAW사의 실험결과 동일한 차체구조의 알루미늄 및 Steel 차체를 발화에서 소등까지 약 60분 동안 화재를 발생시켰을 경우 두 차종이 거의 같은 정도로 손상을 받았음을 알 수 있다.
알루미늄 차체가 Integral Design으로 제작될 경우 종통부재가 일체형이고 각각의 형재가 전 용접으로 조립되므로 step 또는 spot 용접으로 조립되는 Differential design 보다 열전달의 통로가 증가하여 국부가열의 가능성은 상대적으로 더욱 낮아진다. 알루미늄 압출재 제작 공정상 주의해야 할 점으로는 용접기술에 관한 것도 포함된다. 스테인레스 차량에 적용되는 spot 용접에 비해 알루미늄 차량은 연속용접이 행해지므로 용접에 의한 열 영향 부의 범위가 크고 매우 취약하게 되며 기공이 발생할 수도 있다. 또한, 열처리 풀림 현상으로 용접부의 강도는 재질의 원래 강도의 70%로 산정하여 설계하여야 한다. 그리고 소재 압출 제작의 미경험으로 인한 제작 시 공차관리도 유의하여야 한다.
Ⅵ 고찰
알루미늄과 알루미늄합금은 우리 생활에 널리 이용되고 있으며 밀접한 관련이 있는 아주 중요한 금속 중 하나이다.
알루미늄 합금은 구리나 마그네슘 등의 합금원소를 첨가하여 알루미늄의 성질을 개량하여 우수한 특성을 발휘한다. 고력 알루미늄합금은 알루미늄에 구리를 첨가한 것으로 강도가 크며, 두랄루민이 그 대표적인 예이다. 이것에 마그네슘을 첨가하면 초두랄루민, 다시 아연을 첨가한 초초두랄루민은 항공기의 재료로 사용된다. 고력 알루미늄합금은 내식성에서 문제점이 있다. 구조용 알루미늄합금은 마그네슘, 아연을 가한 것인데 내식성이 우수하며 철도차량과 교량 등에 사용된다. 주물용은 규소를 가한 합금을 사용하며, 이 밖에 내열과 광휘 등 목적에 따라서 다른 금속을 배합하여 사용한다.
우선 이 보고서를 작성하는데 있어서 항공기에 널리 이용되는 고력 알루미늄 합금인 듀랄루민에 대하에 작성하려 하였는데 자료의 불충분으로 인하여 알루미늄 합금을 이용한 차량 구조체 제작 기술에 대해 알아보았다.
수송수단으로서의 철도차량의 궁극적인 기능은 많은 여객과 화물을 보다 빠른 시간에 수송할 수 있어야 한다는 것이다. 이러한 고속화 기능을 달성하기 위해서는 차체 및 부품의 경량화, 각종기기의 소형화 및 고기능, 고 효율화 등 여러 기술적 혁신이 선행되어야 한다. 특히 차량의 경량화는 차량의 각부에 작용하는 힘의 감소로 유지 보수비용의 절감, 중량감소분에 대한 에너지 절감, 동일한 에너지로 속도의 고속화 및 건설비 절감 등의 효과를 얻을 수 있는 장점을 가지고 있다.
알루미늄을 이용한 수송기관의 경량화는 에너지절감 측면에서 세계적으로 활발하게 추진되어오고 있으며 용접성 및 압출성이 양호한 고강도알루미늄 합금의 신소재 개발이 경량차체의 제작이 가능하였다고 하겠다.
이전에 일반 강재의 경우 우리나라에 전동차가 처음 도입되어 운행될 때부터 적용되어 약 20 여년 이상 사용되어 왔으나 그 이후 높은 소재비중으로 인해 경량화가 어렵고 부식에 아주 약한 단점 등으로 인해 점차 사용이 줄어들고 있는 추세이다. 그에 반하여 알루미늄합금은 다른 강에 비해 소재비중이 약 1/3로서 경량화 율이 매우 우수하며, 내식성 및 전, 연성 등의 장점으로 일본 및 유럽 등지에서는 대부분 알루미늄 차체를 적용하고 있다. 국내에서도 알루미늄 차체 연구 개발이 진행되어 시제 차 개발을 눈앞에 두고 있는 실정이다.
알루미늄 합금의 차체의 특성으로는 안정성 및 승차감이 좋고, 경량화 및 가공성, 소재재활용성이 유리하다. 그러나 알루미늄 차체에 부착될 각종 기기들이 스테인레스 차체를 기준으로 제작되었기 때문에 이로 인해 이종 재료간의 전위차로 인한 부식이 발생할 수 있으므로 이를 유의하여 사전에 방지 가능토록 설계해야 한다.
알루미늄합금은 이러한 차체뿐만 아니라 항공기 등 여러 분야에 그 용용범위가 확대되고 있는데 이것은 알루미늄의 아래와 같은 성질에 의하여 설명할 수 있다.
1. 가볍다 - 2.73 비중 동(cu)의 1/3 ex) 항공기, 선박, 차량, 토목, 건축물의 경 량화 제품.
2. 외관의 아름다움과 청결함이 표면처리로 살아남. ex) 장식품, 식기, 용기
3. 열전도도가 좋다. ex) 냄비, 주전자, 주방기구, 열교환기
4. 전기 전도도는 동(cu)의 60% 임. ex) 송전케이블, 전선, 기타 전기관계
5. 빛의 반사율을 순도가 99.8% 이상일 때, 90%이상의 반사율이 나옴. ex) 조명, 장식
6. 적외선, 자외선에 이르는 전역에 광선의 반사율이 좋음. ex) 반사판, 건조장치
7. 복사율이 적음. ex) 주택의 지붕널판(건축)저장탱크 사이로 포장용 박과 용기
8. 비자성체임.
9. 기계 가공이 용이함.
10. 내식성이 강하고 독성이 없음.
11. 저온에서도 강함: -200 ℃
12. 용융점이 660 ℃로 낮아 재생이 용이.
13. 주조성이 좋아 주형 다이캐스팅 등의 주조가 용이함.
14. 합금이 용이하여 구조재로서 적합.
15. 양극산화를 비롯한 각종 표면처리가 가능.
16. 충격을 국부적으로 흡수.
17. 용접이 가능.
18. 열중성자 흡수가 작기 때문에 열중성자 원자로에 이용.
이와 같은 성질들로 인해 이번에 조사하게 된 차량 구조체 뿐만 아니라 그 응용영역이 매우 광범위 하며, 우리가 생활 하는데 있어서도 흔히 알루미늄 합금을 이용하여 만든 제품 등을 찾아 볼 수 있다.
원래 초기 주제는 알루미늄 합금 중에서 항공기에 응용되는 듀랄루민에 대하에 조사하려 하였는데 그 분야에 자료가 부족하여 하지 못했던 것이 아쉬웠으며 그래도 알루미늄 합금이 차량 구조체 부분에 응용되는 사실에 대해 자세히 알 수 있어서 보고서를 마치는데 매우 보람 있었다.
※ 초기 주제는 알루미늄 합금중 항공기에 이용되는 듀랄루민에 대해서 보고서를 작성하려 하였는데 자료가 부족하여 알루미늄 함금이 차량 구조체에 이용되는 분야에 대하여 보고서를 작성하였습니다. 이점 유의하여 주시기 바라며 미리 말씀 드리지 못한 점 매우 죄송합니다. 한 학기 동안 수고하셨습니다.

키워드

알루미늄,   용도,   재질