냉간압연접합법에 의해 제조된 AA5052/AA6061 복합판재의 미세조직 및 기계적 성질 :Microstructure and mechanical properties of AA5052/AA6061 complex sheet fabricated by cold roll bonding process

황주연

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자료유형: 학위논문

저자정보: 황주연 (목포대학교, 목포대학교 대학원)

지도교수: 이성희

발행연도: 2019

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2019

냉간압연접합법에 의해 제조된 AA5052/AA6061 복합판재의 미세조직 및 기계적 성질

황주연 신소재공학과 2019.01 학위논문

냉간압연접합법에 의해 제조된 AA6061/AA5052/AA6061 복합판재의 미세조직 및 기계적 성질

황주연 , 이성희 한국재료학회지 2019.01 학술저널

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AA5052와 AA6061을 사용한 2, 3, 4층 클래드재판재를 제조하기 위하여 냉간압접법이 적용되었다. 두께 2mm, 폭 40mm, 길이 300mm의 AA5052와 AA6061알루미늄판재를 탈지 및 와이어브러싱과 같은 표면처리 후에 2, 3, 4층씩 서로 적층시킨 후 다 패스 냉간압연에 의해 두께를 각각 1.0, 1.5, 2.0mm로 감소시켰다. 압연은 롤 직경 400mm의 2단압연기를 사용하여 롤 속도 6.0m/s로 상온, 무윤활 조건에서 실시하였다. 그 후, 압연접합된 알루미늄 복합판재는 T4(자연시효) 및 T6(인공시효)처리에 의해 경화되었다. 압연접합된 재료와 시효처리된 알루미늄복합판재의 미세조직은 광학현미경과 SEM/EBSD측정에 의해 분석되었고, 기계적 특성은 인장시험과 경도시험에 의해 조사되었다. 압연접합된 알루미늄 복합클래드판재는 적층 수에 관계없이 결정립이 압연방향으로 연신된 전형적인 가공조직을 나타내었으며, T4 및 T6 처리 후에는 AA5052, AA6061 모두에서 재결정이 일어나 등축의 조대한 결정립을 가진 재결정조직을 나타내었다. 2층과 4층 압연접합 판재의 경우, AA5052와 AA6061이 서로 교대로 적층된 층상구조를 가지고 있으나, 3층 압연접합된 시편은 AA5052가 더 낮은 경도를 가진 AA6061에 삽입되어 있는 샌드위치 구조를 보여준다. 그러나 T4 및 T6처리 후에는 상하부에 위치해 있는 AA6061의 경도가 중간에 끼어 있는 AA5052에 비해 경도가 더 높은 다른 샌드위치 구조를 보여준다. 시효처리에 따른 이련 경도 변화는 2층 및 4층 시편에서도 나타난다. 인장강도는 적층 수에 관계없이 T4 및 T6처리 재료보다 압연된 재료에서 더 높았다. 또한 같은 시효처리 하에서는 적층 수가 많을수록 인장강도도 높았다. 특히, 4층 적층압연 후에 T6처리한 시편의 인장강도는 시효처리 재료 중에 가장 큰 값인 282MPa 였으며, 이것은 183MPa을 보인 출발재료의 1.5배에 해당한다. 결과적으로 AA5052와 AA6061의 냉간압연접합 및 시효처리를 통해 다양한 기계적 성질을 가진 다층 복합 알루미늄합금을 제조할 수 있다고 말 할 수 있다.

A cold roll-bonding process is applied to fabricate the two, three, and four-layer clad sheets using AA5052 and AA6061. AA6061 and AA5052 aluminum sheets of 2mm thickness, 40mm width and 300mm length are stacked up with two, three, four-layer each other after surface treatment such as degreasing and wire brushing, then reduced to a thickness of 1.0, 1.5, 2.0mm respectively by multi-pass cold rolling. The rolling is performed at ambient temperature without lubricant using a 2-high mill with a roll diameter of 400mm at rolling speed of 6.0m/sec. The roll bonded aluminum complex sheets are then hardened by a natural aging(T4) and an artificial aging(T6) treatments. The microstructure of the as-roll bonded and the age-hardened Al complex sheets is revealed by optical microscopy and SEM/EBSD measurement, and the mechanical properties are investigated by tensile test and hardness test. The roll-bonded aluminum complex clad sheets show a typical deformation structure that the grains are elongated to the rolling direction, regardless of the number of stack layers. However, after T4 and T6 aging treatment, the sheets have a recrystallization structure consisting of the coarse equiaxed grains in both AA5052 and AA6061 alloys. For two and four layer stack cold-roll bonding, there is a laminate structure in which AA5052 and AA6061 sheets are stacking alternately. However, the three layer stack cold roll-bonded specimen shows a sandwich structure in which an AA5052 sheet is inserted into two AA6061 sheets with lower hardness than that of AA5052. In addition, after T4 and T6 aging treatment, the aluminum sheet exhibits a different sandwich structure in which the hardness of upper and lower layer of AA6061 sheets is higher than that of center of AA5052 sheet. This hardness change with aging treatment is also presented in 2 and 4-layer stack specimens. The tensile strength is higher in the as-rolled material than in T4 and T6 treated materials regardless of the stacking number. In addition, larger the number of stacking is, higher the tensile strength is, under the same heat treatment conditions. In special, the tensile strength of the specimen T6-treated after 4-layer stack rolling is 282MPa, the largest among the age treated materials, 1.5 times higher than that starting material of 183MPa. It is concluded that the multi layer complex aluminum alloys with various mechanical properties could be fabricated by cold roll-bonding of AA5052 and AA6061 and aging treatment.

ABSTRACT
제1장 서론 1
제2장 이론적 배경 3
1. 합금계 선정 5
1.1 알루미늄의 특성 5
1.2 알루미늄 합금계의 종류 및 특성 7
1.3 알루미늄 합금의 구분 21
1.4 알루미늄 합금의 기호 27
1.5 알루미늄 합금(5000계)의 특성 29
1.6 알루미늄 합금(6000계)의 특성 30
2. 알루미늄 판재의 클래드 34
2.1 압연공정 34
제3장 실험 방법 및 결과 43
1. 실험 방법 43
2. 결과 및 고찰 48
2.1 광학현미경(Optical Microscope)조직 48
2.2 경도 및 인장시험을 통한 기계적 특성분석 50
2.2.1 AA6061/AA5052 2-Layer 복합판재의 기계적 특성 50
2.2.2 AA6061/AA5052/AA6061 3-Layer 복합판재의 기계적 특성 55
2.2.3 AA6061/AA5052/AA6061/AA5052 4-Layer 복합판재의 기계적 특성 분석 61
2.3 EBSD측정을 통한 미세조직 분석 68
제4장 결론 74
Reference 76
국문초록 78

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