KR20120011266A - Copper-Manganese Electrolytic Solid Reinforced Aluminum Alloy and its Manufacturing Method - Google Patents
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Abstract
구리-망간 전율고용체 강화형 알루미늄 합금 및 그 제조방법이 제공된다. 일 실시예에 따르면, 제 1 함량의 구리-망간 전율고용체를 포함하는 1차 알루미늄 합금을 제조한다. 상기 1차 알루미늄 합금을 알루미늄 용탕에 투입하여 용해시킨다. 상기 알루미늄 용탕을 주조하여, 상기 제 1 함량보다 작은 제 2 함량의 구리-망간 전율고용체를 갖는 2차 알루미늄 합금을 제조한다.A copper-manganese electrolytic solid solution-reinforced aluminum alloy and a method of manufacturing the same are provided. According to one embodiment, to prepare a primary aluminum alloy comprising a copper-manganese tremor solid solution of the first content. The primary aluminum alloy is added to the molten aluminum to dissolve it. The aluminum molten metal is cast to prepare a secondary aluminum alloy having a copper-manganese electrolytic solid solution having a second content smaller than the first content.
Description
본 발명은 알루미늄 합금에 관한 것으로, 보다 상세하게는 알루미늄에 구리(Cu) 및 망간(Mn)을 합금원소로 첨가하여 알루미늄 기지에 구리-망간 전율고용체를 형성시킴으로써 고온에서도 탁월한 내열특성을 보이는 구리-망간 전율고용체 강화형 알루미늄 합금 및 그 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to an aluminum alloy, and more particularly, copper (Cu) and manganese (Mn) added to aluminum as an alloying element to form a copper-manganese electrolytic solid solution on the aluminum base to exhibit excellent heat resistance at high temperatures It relates to a manganese tremor solid solution-reinforced aluminum alloy and a method of manufacturing the same.
일반적으로 현재까지 개발된 내열 알루미늄 합금은 알루미늄 또는 알루미늄 합금 기지에 Al-Si-천이원소 금속간화합물 또는 Al-X(Fe, Cr, W, Mn, Ti) 금속간화합물을 분산 제어함으로써 내열특성을 구현하고 있다. 이때 이러한 금속간화합물들은 액상에서 고상으로의 응고시 알루미늄 기지에 정출되게 하거나 또는 알루미늄 합금의 열처리를 통해 알루미늄 기지에 석출되게 할 수 있다. In general, heat-resistant aluminum alloys developed to date are characterized by controlling the heat-resistance characteristics by dispersing and controlling Al-Si- transition element intermetallic compounds or Al-X (Fe, Cr, W, Mn, Ti) intermetallic compounds on aluminum or aluminum alloy bases. Implement. At this time, the intermetallic compounds may be precipitated on the aluminum base during solidification from the liquid phase to the solid phase or precipitated on the aluminum base through heat treatment of the aluminum alloy.
그러나 이와 같이 알루미늄 및 알루미늄 합금 기지에 금속간화합물을 정출 또는 석출로 내열특성을 향상시켜온 합금은 200℃이상의 환경에서 내열특성이 저하되는 문제점이 있다.However, the alloy that has improved the heat resistance by crystallization or precipitation of the intermetallic compound on the aluminum and aluminum alloy base as described above has a problem in that the heat resistance is lowered in an environment of 200 ° C. or higher.
즉, 종래 내열 알루미늄 합금은 200℃이상에서 장시간 유지된 경우 정출 또는 석출된 금속간화합물이 열역학적 평형을 유지하기 위하여 기지인 알루미늄과 반응하여 새로운 중간상을 형성하거나, 금속간화합물이 조대화 됨에 따라 크랙(Crack)의 발생 및 전이가 일어나게 된다. 이러한 문제점으로 인해 종래의 내열 알루미늄 합금은 200℃ 이상의 고온 환경에서의 사용이 제한되어 왔다. That is, the conventional heat-resistant aluminum alloy is cracked as the intermetallic compound crystallized or precipitated when reacted with a known aluminum to maintain a thermodynamic equilibrium when it is maintained for a long time at 200 ℃ or more, or as the intermetallic compound is coarsened The occurrence and transition of the crack occurs. Due to these problems, the conventional heat-resistant aluminum alloy has been limited to use in a high temperature environment of 200 ° C or higher.
한편, 알루미늄 복합재료의 경우에는 알루미늄 합금의 기지에 질화물, 붕화물, 산화물 및 탄화물을 강화상으로 분산시켜 내열특성을 구현하도록 하고 있다. 이러한 알루미늄 기지 복합재료는 금속간화합물을 이용한 내열합금보다 내열 특성이 우수하다.Meanwhile, in the case of an aluminum composite material, nitrides, borides, oxides, and carbides are dispersed in a reinforced phase on the base of an aluminum alloy to realize heat resistance characteristics. Such aluminum matrix composites have better heat resistance than heat-resistant alloys using intermetallic compounds.
그러나 이들 알루미늄 기지 복합재료는 강화상을 균일하게 제어하는 것이 어렵고, 분말을 이용한 복합재료의 경우 가격경쟁력이 없으며, 알루미늄 기지와 강화상간에 계면반응이 발생될 경우에는 그 특성이 급격하게 저하되는 근본적인 문제점이 있다. However, these aluminum matrix composites are difficult to control the reinforcement phase uniformly, and there is no price competitiveness in the case of the composite material using powder, and the fundamental characteristics of the aluminum matrix composites are sharply degraded when an interfacial reaction occurs between the aluminum matrix and the reinforcement phase. There is a problem.
즉, 상기와 같은 금속간화합물 및 복합재료 강화상 내열 알루미늄 합금은 모두 200℃ 이상의 고온에서는 내열특성을 나타내는 금속간화합물이나 강화상이 불필요한 반응을 함에 따라 오히려 상기 내열합금의 내열특성이 급격하게 저하되는 문제점이 있었다.That is, both the intermetallic compound and the composite material-reinforced phase heat-resistant aluminum alloy are both at a high temperature of 200 ° C. or higher, and thus the heat-resistance characteristics of the heat-resistant alloy rapidly decrease as the intermetallic compound or the reinforcement phase reacts unnecessarily. There was a problem.
아울러 현재까지 개발된 내열 알루미늄 합금을 비롯하여 대부분의 상용 알루미늄 합금은 대부분 10종 이상의 첨가원소를 포함하고 있어 알루미늄 합금을 재활용할 경우 재용융시 알루미늄과 첨가원소간의 불필요한 반응 등으로 인하여 능동적인 선별이 어렵기 때문에 재활용에 제한이 따르고 있다. In addition, most commercial aluminum alloys, including heat-resistant aluminum alloys developed to date, contain more than 10 additive elements. Therefore, when recycling aluminum alloys, active screening is difficult due to unnecessary reaction between aluminum and the additive elements. Because of this, there are restrictions on recycling.
본 발명은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 구리 및 망간을 합금원소로 하여 고온에서도 기지금속인 알루미늄과 반응하여 조대화되거나 상분해가 발생하지 않는 안정한 강화상을 형성하는 구리-망간 전율고용체 강화형 알루미늄 합금 및 그 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.The present invention has been made to solve the conventional problems, the copper-manganese conductivity to form a stable reinforcement phase that does not coarsen or phase decomposition by reacting with aluminum as a base metal even at high temperatures using copper and manganese as alloying elements An object of the present invention is to provide a solid solution reinforced aluminum alloy and a method of manufacturing the same.
또한, 본 발명은 희석화를 통해 알루미늄 기지 내 구리-망간 전율고용체의 조성 및 크기가 상대적으로 감소된 구리-망간 전율고용체 강화형 알루미늄 합금을 제조하는 방법의 제공을 또 다른 목적으로 한다. Another object of the present invention is to provide a method for producing a copper-manganese electrolytic solid solution-enhanced aluminum alloy having a relatively reduced composition and size of the copper-manganese electrolytic solid solution in the aluminum matrix through dilution.
본 발명의 일측면에 의하면, 제 1 함량의 구리-니켈 전율고용체를 포함하는 1차 알루미늄 합금을 제공하는 단계; 상기 1차 알루미늄 합금을 알루미늄 용탕에 투입하여 용해시키는 단계; 및 상기 알루미늄 용탕을 주조하여 상기 제 1 함량보다 작은 제 2함량의 구리-망간 전율고용체를 갖는 2차 알루미늄 합금을 제조하는 단계를 포함하는 구리-망간 전율고용체 강화형 알루미늄 합금 제조방법이 제공된다. According to one aspect of the invention, the step of providing a primary aluminum alloy comprising a copper-nickel electrolytic solids of the first content; Dissolving the primary aluminum alloy by pouring it into an aluminum molten metal; And casting the molten aluminum to produce a secondary aluminum alloy having a second copper-manganese electrolytic solids having a second content less than the first content.
이때 상기 1차 알루미늄 합금은 제 1 알루미늄 용탕에 구리 및 망간을 투입하여 용해시키고 상기 알루미늄 용탕을 주조함으로써 제조될 수 있다. In this case, the primary aluminum alloy may be manufactured by injecting copper and manganese into the first aluminum melt to dissolve and casting the aluminum melt.
또한 상기 1차 알루미늄 합금은 구리 분말 및 망간 분말을 혼합하여 분말 혼합체를 형성하고, 제 1 알루미늄 용탕에 상기 분말 혼합체를 투입하여 용해시킨 후 상기 알루미늄 용탕을 주조함으로써 제조될 수 있다. In addition, the primary aluminum alloy may be manufactured by mixing a copper powder and a manganese powder to form a powder mixture, injecting and dissolving the powder mixture in a first aluminum molten metal, and then casting the aluminum molten metal.
또한 상기 1차 알루미늄 합금은 알루미늄-구리 모합금 및 알루미늄-망간 모합금을 제조하고, 제 1 알루미늄 용탕에 상기 알루미늄-구리 모합금 및 알루미늄-망간 모합금을 투입하여 용해시킨 후 상기 제 1 알루미늄 용탕을 주조함으로써 제조될 수 있다. In addition, the primary aluminum alloy is prepared by producing an aluminum-copper master alloy and an aluminum-manganese master alloy, and injecting and dissolving the aluminum-copper master alloy and an aluminum-manganese master alloy into a first aluminum molten metal. It can be produced by casting.
또한, 상기 1차 알루미늄 합금은 구리-망간 모합금을 제조하고, 제 1 알루미늄 용탕에 상기 구리-망간 모합금을 투입하여 용해시킨 후 상기 제 1 알루미늄 용탕을 주조함으로써 제조될 수 있다. In addition, the primary aluminum alloy may be prepared by preparing a copper-manganese master alloy, injecting and dissolving the copper-manganese master alloy in a first aluminum melt, and then casting the first aluminum melt.
이때 1차 알루미늄 합금을 제조하는 단계에서, 알루미늄 용탕에 합금원소 또는 모합금을 투입하여 용해시키는 단계는 플라즈마 아크 용해법 또는 진공 유도 용해법에 의해 수행될 수 있다. At this time, in the step of manufacturing the primary aluminum alloy, the step of dissolving the alloy element or the mother alloy in the molten aluminum may be performed by plasma arc melting method or vacuum induction melting method.
한편, 상기 2차 알루미늄 합금을 제조하는 단계에서, 알루미늄 용탕에 제 1 알루미늄 합금을 투입하여 용해시키는 단계는 플라즈마 아크 용해법, 진공 유도 용해법 또는 전기저항 용해법에 의해 수행될 수 있다.Meanwhile, in the preparing of the secondary aluminum alloy, the step of dissolving the first aluminum alloy in the molten aluminum may be performed by plasma arc melting, vacuum induction melting or electrical resistance melting.
본 발명의 다른 측면에 의하면, 구리-망간 전율고용체를 포함하는 1차 알루미늄 합금을 알루미늄 용탕에 투입하여 희석화함으로써 상기 1 차 알루미늄 합금에 비해 상기 구리-망간 전율고용체의 조성이 감소된 2차 알루미늄 합금을 제조하는, 구리-망간 전율고용체 강화형 알루미늄 합금 제조방법이 제공된다.According to another aspect of the present invention, a secondary aluminum alloy having a reduced composition of the copper-manganese electrolytic solid solution compared to the primary aluminum alloy by diluting the primary aluminum alloy containing a copper-manganese electrolytic solid solution in the molten aluminum. Provided is a method for producing a copper-manganese electrolytic solid solution-enhanced aluminum alloy.
이때 상기 1차 알루미늄 합금에 포함된 구리-망간 전율고용체에 비해 상기 제 2 차 알루미늄 합금에 포함된 구리-망간 전율고용체의 크기가 더 작게 형성될 수 있다. In this case, the size of the copper-manganese electrolytic solids contained in the secondary aluminum alloy may be smaller than the copper-manganese electrolytic solids contained in the primary aluminum alloy.
본 발명의 또 다른 측면에 의하면, 전술한 제조방법에 의해 제조된 구리-망간 전율고용체 강화형 알루미늄 합금이 제공될 수 있다.According to another aspect of the present invention, a copper-manganese electrolytic solid solution-reinforced aluminum alloy prepared by the above-described manufacturing method may be provided.
아울러, 본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 구리 분말 및 망간 분말을 혼합하여 분말 혼합체를 형성하는 단계; 알루미늄 용탕에 상기 분말 혼합체를 투입하여 용해시키는 단계; 및 상기 알루미늄 용탕을 주조하여, 알루미늄 기지 내에 구리-망간 전율고용체가 분포된 알루미늄 합금을 제조하는 단계를 포함하는 구리-망간 전율고용체 강화형 알루미늄 합금 제조방법이 제공된다.In addition, according to another embodiment of the present invention, mixing the copper powder and manganese powder to form a powder mixture; Injecting and dissolving the powder mixture into an aluminum molten metal; And casting the molten aluminum to prepare an aluminum alloy in which the copper-manganese electrolytic solid solution is distributed in the aluminum base.
여기서, 상기 분말 혼합체는 상기 구리 분말 및 상기 망간 분말을 밀링 장치에 투입하여 혼합하고, 상기 혼합된 분말을 스크리닝함으로써 형성될 수 있다.Here, the powder mixture may be formed by adding the copper powder and the manganese powder to a milling apparatus, mixing, and screening the mixed powder.
상술한 바와 같이 본 발명에 따라 제조된 구리-망간 전율고용체 강화형 알루미늄 합금은 고온에서도 알루미늄 기지와 반응하지 않는 구리-망간 전율고용체가 알루미늄 기지에 미세하게 분포됨에 따라 300℃ 이상의 고온에서도 탁월한 내열특성을 갖는다.As described above, the copper-manganese electrolytic solid-solution-enhanced aluminum alloy prepared according to the present invention has excellent heat resistance at high temperatures of 300 ° C. or higher due to the fine distribution of copper-manganese electrolytic solids that do not react with the aluminum matrix even at high temperatures. Has
따라서 종래 내열 알루미늄 합금의 한계로 적용할 수 없었던 디젤엔진의 피스톤 및 항공기 부품에 적용함으로써 경량화효과를 극대화 할 수 있고, 현재 사용하고 있는 자동차 엔진의 내열한계를 높여서 연비향상을 추구할 수 있다.Therefore, by applying to the piston and aircraft parts of the diesel engine that could not be applied to the limit of the conventional heat-resistant aluminum alloy, it is possible to maximize the weight reduction effect, and to improve fuel efficiency by increasing the heat resistance limit of the currently used automotive engine.
또한 구리-망간 전율고용체의 조성이 높은 알루미늄 합금을 1차 알루미늄합금으로 이용하여 이를 알루미늄 용탕 내에서 희석화 하여 2차 알루미늄 합금을 제조할 수 있음으로 인해 목적하는 조성의 알루미늄 합금의 제조를 용이하게 수행할 수 있다.In addition, since the aluminum alloy having a high composition of the copper-manganese electrolytic solid solution can be used as the primary aluminum alloy, it can be diluted in the molten aluminum to prepare a secondary aluminum alloy, thereby easily manufacturing the aluminum alloy having a desired composition. can do.
도 1은 본 발명에 따른 구리-망간 전율고용체 강화형 알루미늄 합금의 안정한 고온거동을 나타낸 개념도이다.
도 2는 구리와 망간의 이원계 상태도를 나타낸 그래프이다.
도 3은 본 발명에 따른 2차 알루미늄 합금의 제조방법을 나타낸 순서도 이다.
도 4는 실험예 1에서 제조된 시편의 미세조직을 광학 현미경으로 관찰한 결과이다.
도 5는 실험예 1에서 제조된 시편을 EPMA(Electron Probe Micro-Analyzer)로 분석한 결과이다.
도 6은 실험예 1에서 제조된 시편을 300℃에서 200시간 열처리한 후, 열처리된 시편의 미세조직을 광학현미경으로 관찰한 결과이다.
도 7은 실험예 1에서 제조된 시편의 재용융후 주조한 시편의 미세조직을 광학현미경으로 관찰한 결과이다.
도 8은 실험예 2에서 제조된 각 시편에 첨가된 합금원소의 함량에 따른 전율고용체의 평균크기를 나타낸 그래프이다.
도 9는 실험예 3에서 제조된 2차 알루미늄 합금의 미세조직을 광학현미경으로 관찰한 결과이다. 1 is a conceptual diagram showing a stable high temperature behavior of the copper-manganese electrolytic solid-solution-enhanced aluminum alloy according to the present invention.
2 is a graph showing a binary state diagram of copper and manganese.
3 is a flowchart illustrating a method of manufacturing a secondary aluminum alloy according to the present invention.
4 is a result of observing the microstructure of the specimen prepared in Experimental Example 1 with an optical microscope.
5 is a result of analyzing the specimen prepared in Experimental Example 1 by Electron Probe Micro-Analyzer (EPMA).
6 is a result of observing the microstructure of the heat-treated specimen after annealing the specimen prepared in Experimental Example 1 at 300
7 is a result of observing the microstructure of the cast specimen after remelting the specimen prepared in Experimental Example 1 with an optical microscope.
Figure 8 is a graph showing the average size of the electrolytic solid solution according to the content of the alloying elements added to each specimen prepared in Experimental Example 2.
9 is a result of observing the microstructure of the secondary aluminum alloy prepared in Experimental Example 3 with an optical microscope.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 설명함으로써 본 발명을 상세하게 설명한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 측면으로 구현될 것이며, 단지 본 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below, but will be implemented in various other aspects, only this embodiment to make the disclosure of the present invention complete, the scope of the invention to those skilled in the art It is provided to inform you.
본 발명의 실시예들에서, 알루미늄 합금은 주원소인 알루미늄에 하나 또는 그 이상의 합금 원소가 첨가된 합금을 지칭할 수 있다. 또한, 알루미늄 용탕은 순수 알루미늄으로 이루어진 용탕 또는 순수 알루미늄에 하나 또는 그 이상의 합금 원소가 첨가된 알루미늄 합금의 용탕을 포함하는 넓은 의미로 사용된다.In embodiments of the present invention, the aluminum alloy may refer to an alloy in which one or more alloying elements are added to aluminum which is a main element. In addition, aluminum molten metal is used in a broad sense to include a molten metal made of pure aluminum or a molten aluminum alloy in which one or more alloying elements are added to pure aluminum.
본 발명의 실시예들에서, 전율고용체란 어느 한 합금 원소가 실질적으로 모든 조성 범위에서 다른 합금원소에 고용되는 합금을 지칭할 수 있다.In embodiments of the present invention, the electrifying solid solution may refer to an alloy in which one alloy element is dissolved in another alloy element in substantially all composition ranges.
도 1은 본 발명에 따른 전율고용체 강화형 알루미늄 합금의 고온거동을 개략적으로 설명한 나타낸 개념도이다. 도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 전율고용체 강화형 알루미늄 합금(100)은 알루미늄 기지(101)에 전율고용체(102)가 별개의 상을 이루면서 분포되어 있다. 이러한 전율고용체를 형성할 수 있는 합금원소로서 구리와 망간이 선택될 수 있다. 1 is a conceptual diagram schematically showing the high temperature behavior of the electrified solid-solid-reinforced aluminum alloy according to the present invention. Referring to FIG. 1, the shiver solid solution-reinforced
구리의 경우에는 알루미늄에 대해 548℃의 공정온도(eutectic temperature)에서 5.56 중량%의 고용도를 가지나 망간은 알루미늄에 대해 실질적으로 고용도가 없다. 또한 구리와 망간은 서로 전율고용체를 이룰 수 있다.Copper has a solid solubility of 5.56% by weight at an eutectic temperature of 548 ° C for aluminum, but manganese has no solid solubility for aluminum. In addition, copper and manganese can form a tremor solid solution.
이러한 합금원소로서 구리와 망간이 선택될 수 있다. 즉, 구리 및 망간은 알루미늄에 대해 실질적으로 고용도가 존재하지 않는다. 또한 구리와 망간은 서로 전율고용체를 이룰 수 있다. Copper and manganese may be selected as such alloying elements. That is, copper and manganese are substantially free of solid solution for aluminum. In addition, copper and manganese can form a tremor solid solution.
도 2에는 구리와 망간의 이원계 상태도가 도시되어 있다. 도 2를 참조하면, 구리와 망간은 서로 전율고용체를 형성하며 알루미늄의 융점인 660℃보다 현저하게 높은 873℃에서도 형성된 전율고용체가 고상으로 안정하게 존재하고 있는 것을 확인할 수 있다.2 shows a binary state diagram of copper and manganese. Referring to FIG. 2, it can be seen that copper and manganese form a thermal solid solution with each other, and the thermal solid solution formed at 873 ° C., which is significantly higher than the melting point of aluminum, 660 ° C., is stably present as a solid phase.
즉, 구리-망간 전율고용체(102)는 알루미늄의 융점 이상까지도 안정한 단상을 유지할 수 있으므로, 이러한 구리-망간 전율고용체(102)가 알루미늄 기지(101)에 분포되는 경우 알루미늄의 융점 부근의 높은 온도를 나타내는 환경에서도 구리-망간 전율고용체(102)가 분해되지 않고 안정한 단상을 유지하게 된다.That is, since the copper-manganese electrolytic
알루미늄 합금(100)에서 이러한 구리-망간 전율고용체(102)는 알루미늄 기지(101) 상에 분포하고, 200℃이상의 고온에서도 알루미늄 기지(101)와 전혀 반응하지 않는 안정한 강화상으로 존재하기 때문에 분해되거나 조대화 되지 않는다. 또한, 알루미늄의 융점까지 가열하여도 전율고용체(102)가 안정적으로 존재하게 되므로 알루미늄 합금(100)을 재용융 후 다시 응고하더라도 기 형성된 전율고용체(102)의 강화상이 안정적으로 존재할 수 있다.In the
알루미늄 합금(100)에서, 구리-망간 전율고용체(102)의 함량은 다양한 범위를 가질 수 있으며, 예컨대 1 중량% 내지 40 중량%의 범위를 가질 수 있다. 나아가, 전율 고용체(120)의 함량은 후술하는 바와 같이 그 평균크기를 고려하여, 0.5중량% 초과 10 중량% 미만의 범위를 가질 수 있다. 더 나아가, 전율 고용체(120)의 함량은 알루미늄 합금(100)의 주조시 용탕의 유동성을 고려하여 2% 이내, 특히 1% 이내로 제한될 수 있다.In the
구리-망간 전율고용체(102)에 있어서, 구리와 망간은 전율고용체를 형성하는 원소들이기 때문에 조성비에 대해서 특별히 한정되지 않는다. 예를 들어, 구리의 함량이 10 중량% 내지 90 중량%의 범위이고, 나머지가 망간으로 이루어질 수 있다.In the copper-manganese tremor
본 발명의 일 실시예에 따른 알루미늄 합금의 제조방법에 따르면, 상기 합금은 알루미늄을 용해한 알루미늄 용탕에 합금원소로서 구리와 망간을 각각 첨가하여 제조할 수 있다. 이때 첨가된 구리 및 망간은 알루미늄 용탕 내에서 용해되면서 서로 결합하여 전율고용체를 형성하게 된다.According to the method of manufacturing an aluminum alloy according to an embodiment of the present invention, the alloy may be prepared by adding copper and manganese as alloy elements to an aluminum molten aluminum melt. At this time, the added copper and manganese are dissolved in the aluminum molten metal and combine with each other to form a tremor solid solution.
첨가된 구리 및 망간이 알루미늄 용탕 내에서의 용해가 완료되면 이를 주형을 이용하여 주조함으로써 구리-망간 전율고용체 강화형 알루미늄 합금을 제조할 수 있다. 이때 첨가되는 구리 및 망간은 괴상형태, 입자형태, 또는 분말형태를 가질 수 있다. When the added copper and manganese are completely dissolved in the aluminum molten metal, the copper-manganese solid solution-reinforced aluminum alloy can be prepared by casting using a mold. In this case, the added copper and manganese may have a bulk form, a particle form, or a powder form.
구리 및 망간이 분말형태인 경우에는 각각의 분말을 혼합하여 분말 혼합체를 제조한 후, 상기 분말 혼합체를 알루미늄 용탕에 투입할 수 있다. 분말 혼합체에 있어서 구리 분말과 망간 분말의 함량은 전율고용체 형성을 고려하여 다양하게 선택될 수 있다. 예를 들어, 구리 분말 대 망간 분말의 함량은 중량비로 1:9 내지 9:1 범위일 수 있다.When copper and manganese are in powder form, after mixing the respective powders to prepare a powder mixture, the powder mixture may be added to the molten aluminum. The content of copper powder and manganese powder in the powder mixture may be variously selected in consideration of the formation of the electrifying solid solution. For example, the content of copper powder to manganese powder may range from 1: 9 to 9: 1 by weight.
구체적으로 구리 및 망간 분말을 밀링(milling) 장치에 투입한 후 10분 내지 1시간 정도 혼합을 수행한다. 다음, 밀링장치에서 구리 및 망간 분말이 서로 혼합된 분말 혼합체를 꺼낸 다음, 이를 스크리닝(screening)하여 일정한 입자크기의 범위에 포함되는 분말 혼합체를 추출한다. 다음, 스크리닝된 분말 혼합체를 첨가물로서 알루미늄 용탕에 첨가한다. 이때 분말 혼합체를 적정한 크기로 팩킹(packing)하여 사용할 수 있다. Specifically, after mixing the copper and manganese powder into a milling device (milling), the mixing is performed for about 10 minutes to 1 hour. Next, a powder mixture in which copper and manganese powders are mixed with each other in a milling apparatus is taken out, and then screened to extract a powder mixture included in a range of constant particle sizes. The screened powder mixture is then added to the molten aluminum as an additive. In this case, the powder mixture may be packed and used in an appropriate size.
다른 실시예로서 구리와 망간을 알루미늄 용탕으로 각각 첨가하는 대신 구리 및 망간을 미리 용해하여 구리-망간 합금을 제조한 후, 제조된 구리-망간 모합금을 알루미늄 용탕에 첨가하여 구리-망간 합금이 용해되면 용탕을 주조함으로써 알루미늄 합금을 제조할 수 있다.As another example, instead of adding copper and manganese as the molten aluminum, respectively, copper and manganese are pre-dissolved to prepare a copper-manganese alloy, and then the prepared copper-manganese master alloy is added to the aluminum molten to dissolve the copper-manganese alloy. When the molten metal can be cast, an aluminum alloy can be produced.
또 다른 실시예로서 구리 또는 망간을 직접 투입하는 대신에 구리를 포함하는 알루미늄 합금(알루미늄-구리 모합금) 또는 망간을 포함하는 알루미늄 합금(알루미늄-망간 모합금)을 알루미늄 용탕에 투입할 수 있다. In another embodiment, instead of directly adding copper or manganese, an aluminum alloy containing copper (aluminum-copper master alloy) or an aluminum alloy containing manganese (aluminum-manganese master alloy) may be added to the molten aluminum.
상술한 알루미늄 용탕을 제조하기 위한 용해법으로 다양한 용해법이 가능하며, 예를 들어 플라즈마 아크 용해법(plasma arc melting method) 또는 유도 용해법(induction melting method) 등이 가능하다. 플라즈마 아크 용해법은 열원으로 플라즈마 아크를 사용하며, 저진공에서 대기압까지 넓은 범위에 걸쳐 용해가 가능하며, 유도 용해법은 전자유도 작용에 의하여 도체에 코일의 전류와 반대 방향의 와전류(eddy current)가 흘러 발생하는 주울열(Joule heat)에 의하여 금속도체를 가열, 용해하는 것으로, 용탕의 강한 교반작용에 의하여 성분과 온도 제어가 용이하다. 이에 따라, 플라즈마 아크 용해법 또는 유도 용해법을 이용한 경우, 국부적으로 고온 용해가 가능하여, 고융점 합금원소의 용해가 가능하다. 이와 같은 본 발명에 따르면, 용탕 내에서 고융점 합금원소들간의 전율고용체 형성이 가능해진다.Various melting methods are possible as the melting method for producing the above-mentioned aluminum molten metal, for example, a plasma arc melting method or an induction melting method. Plasma arc dissolution method uses plasma arc as a heat source, and it can dissolve over a wide range from low vacuum to atmospheric pressure. Induction dissolution method flows eddy current in the opposite direction of coil current to conductor by electromagnetic induction. By heating and melting the metal conductor by Joule heat generated, it is easy to control the components and temperature by the strong stirring action of the molten metal. Accordingly, when the plasma arc melting method or the induction melting method is used, high temperature melting is possible locally, and high melting point alloy elements can be dissolved. According to the present invention as described above, it is possible to form a tremor solid solution between the high melting point alloy elements in the molten metal.
한편, 본 발명의 또 다른 실시예에 따르면 상술한 방법에 의해 제조된 알루미늄 합금을 모합금으로서 이용하여, 이를 다시 알루미늄 용탕에 첨가하여 희석화 함으로써 구리-망간 전율고용체의 조성이 감소된 알루미늄 합금을 제조할 수 있다.On the other hand, according to another embodiment of the present invention by using the aluminum alloy prepared by the above-described method as a mother alloy, it is added to the aluminum molten metal and diluted to prepare an aluminum alloy having a reduced composition of copper-manganese electrolytic solids can do.
이때 구리-망간 전율고용체를 포함하는 알루미늄 합금으로서, 알루미늄 용탕(제 1 알루미늄 용탕으로 불릴 수 있음)에 모합금으로서 첨가되는 것을 1차 알루미늄 합금이라 정의하고, 1차 알루미늄 합금을 알루미늄 용탕 내에서 희석한 후 주조하여 제조한 것을 2차 알루미늄 합금으로 정의한다.At this time, an aluminum alloy containing a copper-manganese electrolytic solid solid, which is added as a master alloy to an aluminum molten metal (which may be referred to as a first aluminum molten metal) is defined as a primary aluminum alloy, and the primary aluminum alloy is diluted in the aluminum molten metal. After casting, it is defined as a secondary aluminum alloy.
1차 알루미늄 합금의 용해는 다양한 용해법을 이용할 수 있으며, 예를 들어 플라즈마 아크 용해법, 유도 용해법, 또는 전기저항 용해법을 이용할 수 있다. 특히, 전기로를 이용한 경우, 산업계 기존 시설을 이용하여 2차 알루미늄 합금을 대량으로 생산할 수 있다.The dissolution of the primary aluminum alloy can use a variety of dissolution methods, for example, plasma arc dissolution method, induction dissolution method, or electrical resistance dissolution method can be used. In particular, when an electric furnace is used, secondary aluminum alloys can be produced in large quantities using existing industrial facilities.
도 3을 참조하면, 제 1 함량의 구리-망간 전율고용체를 포함하는 1차 알루미늄 합금을 제조한다(S1). 이때 1차 알루미늄 합금의 제조방법은 이미 위에서 상세히 설명하였으므로 생략한다.Referring to Figure 3, to prepare a primary aluminum alloy containing a copper-manganese tremor solid solution of the first content (S1). At this time, the manufacturing method of the primary aluminum alloy has been omitted since it has already been described in detail above.
다음, 알루미늄 용탕에 기제조한 1차 알루미늄 합금을 첨가하여 용해시킨다(S2). 이때 알루미늄 용탕은 순수 알루미늄 또는 알루미늄 합금의 용탕을 모두 포함한다. 알루미늄의 용탕온도는 온도는 열손실을 감안하여 알루미늄의 융점인 660℃보다 높은 690℃~750℃ 범위에서 이루어지는 것이 바람직하다. Next, the primary aluminum alloy prepared in the molten aluminum is added and dissolved (S2). At this time, the molten aluminum includes both molten pure aluminum or aluminum alloy. It is preferable that the molten metal temperature of aluminum is made in the range of 690 degreeC-750 degreeC higher than 660 degreeC which is a melting point of aluminum in consideration of heat loss.
다음, 1차 알루미늄이 용해된 후 알루미늄 용탕을 주조하여 알루미늄 기지 내에 제 2 함량의 구리-망간 전율고용체를 갖는 2차 알루미늄 합금을 제조한다. 2차 알루미늄 합금은 1차 알루미늄 합금을 희석한 것이기 때문에, 2차 알루미늄 합금에서 전율고용체의 함량(제 2 함량)은 1차 알루미늄 합금에서 전율고용체의 함량(제 1 함량)보다 작다. 즉, 1차 알루미늄 합금의 희석화에 따라 1차 알루미늄 합금에 비해 2차 알루미늄 합금의 구리-망간 전율고용체의 함량이 희석화율에 대응하여 감소하게 된다.Next, after melting primary aluminum, the molten aluminum is cast to prepare a secondary aluminum alloy having a second content of copper-manganese electrolytic solid solution in the aluminum base. Since the secondary aluminum alloy is a dilution of the primary aluminum alloy, the content of the shiver solid solution (second content) in the secondary aluminum alloy is less than the content of the shiver solid solution (first content) in the primary aluminum alloy. That is, with the dilution of the primary aluminum alloy, the content of the copper-manganese electrolytic solid solution of the secondary aluminum alloy is reduced in correspondence with the dilution ratio compared to the primary aluminum alloy.
예를 들어, 1차 알루미늄 합금에서 구리-망간 전율고용체의 함량(제 1 함량)은 2차 알루미늄 합금에서 구리-망간 전율고용체의 함량(제 2 함량)보다 큰 고농도로 선택될 수 있다. 예를 들어, 제 1 함량은 0.5 내지 40 중량% 범위, 나아가 0.5중량% 초과 10중량% 미만의 범위를 가질 수 있고, 경우에 따라서 10 내지 40 중량% 범위를 가질 수 있다. 제 2 함량은 0.5중량% 초과 10중량% 미만의 범위, 나아가 0.5중량% 초과 2중량% 이하의 범위를 가질 수 있다.For example, the content (first content) of the copper-manganese tremor solids in the primary aluminum alloy may be selected at a higher concentration than the content (second content) of the copper-manganese tremor solids in the secondary aluminum alloy. For example, the first content may range from 0.5 to 40% by weight, further greater than 0.5% and less than 10% by weight, and in some cases, from 10 to 40% by weight. The second content may have a range of more than 0.5% by weight and less than 10% by weight and further more than 0.5% by weight and 2% by weight or less.
또한, 미세조직에 있어서 2차 알루미늄 내에 포함된 구리-망간 전율고용체의 평균크기는 1차 알루미늄 내에 포함된 전율고용체의 평균크기보다 작을 수 있다.In addition, in the microstructure, the average size of the copper-manganese tremor solids contained in the secondary aluminum may be smaller than the average size of the tremor solids contained in the primary aluminum.
본 발명에 따른 알루미늄 합금의 경우, 미세조직에 있어서도 2차 알루미늄 내에 포함된 구리-망간 전율고용체의 평균크기는 1차 알루미늄 내에 포함된 전율고용체의 평균크기보다 작게 된다.In the case of the aluminum alloy according to the present invention, even in the microstructure, the average size of the copper-manganese tremor solid solution contained in the secondary aluminum is smaller than the average size of the tremor solid solution contained in the primary aluminum.
이하, 본 발명의 이해를 돕기 위해서 실험예들을 제공한다. 다만, 하기의 실험예들은 본 발명의 이해를 돕기 위한 것일 뿐, 본 발명이 아래의 실험예들에 의해서 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, experimental examples are provided to help the understanding of the present invention. However, the following experimental examples are only for helping understanding of the present invention, and the present invention is not limited to the following experimental examples.
<실험예 1>Experimental Example 1
알루미늄을 700℃에서 용해하여 알루미늄 용탕을 형성한 후, 700℃로 유지한 상태에서 구리와 망간을 각각 1.5중량%씩 용탕에 직접 첨가하였다. 첨가한 구리와 망간이 모두 용해되도록 약 30분~60분간 유지한 뒤, 주조하여 알루미늄 합금의 시편을 제조하였다. 이때 용해는 유도 용해법으로 수행하였다.After dissolving aluminum at 700 ° C. to form an aluminum molten metal, 1.5 wt% of copper and manganese were added directly to the molten metal at 700 ° C., respectively. Maintained for about 30 minutes to 60 minutes to dissolve all the added copper and manganese, and cast to prepare a specimen of aluminum alloy. Dissolution was performed by induction dissolution at this time.
먼저, 도 2는 구리-망간의 이원계 상태도를 나타낸 그래프로, 이에 나타난 바와 같이 구리(Cu)와 망간(Mn)은 서로 전율고용체를 형성하며, 알루미늄의 융점인 660℃보다 높은 873℃까지 형성된 전율고용체가 고상으로 안정하게 존재하고 있는 것을 확인할 수 있었다.First, FIG. 2 is a graph showing a binary state diagram of copper-manganese. As shown in FIG. 2, copper (Cu) and manganese (Mn) form electrothermal solids with each other, and are formed at 873 ° C., which is higher than the melting point of 660 ° C. It was confirmed that the solid solution exists stably in solid state.
즉, 본 발명에 따른 구리-망간 전율고용 강화형 알루미늄 합금은 300℃ 이상의 높은 온도에서도 단상을 유지하여 내열특성이 우수하며, 알루미늄의 융점보다 높은 약 800℃에서도 구리-망간 전율고용체 강화상이 조대화되거나 분해가 발생하지 않기 때문에, 알루미늄과 첨가원소인 구리-망간을 능동적으로 재활용이 가능함을 예측할 수 있다. That is, the copper-manganese electrolytic solid-solution-enhanced aluminum alloy according to the present invention maintains a single phase even at a high temperature of 300 ° C. or higher, and has excellent heat resistance. Since no decomposition or decomposition occurs, it can be predicted that aluminum and the additional element copper-manganese can be actively recycled.
도 4는 실험예 1에서 제조된 시편의 미세조직을 광학 현미경으로 관찰한 결과이다. 이때 시편은 SiC 연마지 #200, 400, 600, 800, 1000, 1500, 2400로 순차적으로 연마하고, 최종적으로 1 μm 크기의 Al2O3 분말을 이용하여 미세연마 하였다.4 is a result of observing the microstructure of the specimen prepared in Experimental Example 1 with an optical microscope. At this time, the specimen was polished sequentially with SiC
도 4를 참조하면, 실험예 1의 제조방법에 의한 내열 알루미늄 합금은 5-10 μm 정도 크기의 강화상이 결정립계 계면에 존재하고 있음을 확인할 수 있었다.Referring to Figure 4, the heat-resistant aluminum alloy according to the manufacturing method of Experimental Example 1 was confirmed that the reinforcement phase of the size of about 5-10 μm exists at the grain boundary interface.
도 5는 상기 실험예 1에서 제조된 시편을 EPMA(Electron Probe Micro-Analyzer)를 이용하여 관찰한 미세조직 및 성분분석의 결과가 나타나 있다. 도 5의 (d)는 미세조직을 관찰한 결과이며, 도 5의 (a), (b) 및 (c)는 각각 구리, 알루미늄, 망간의 성분을 맵핑(mapping)한 결과이다. 도 5의 (a), (b) 및 (c)로부터 알루미늄 기지 내에 존재하는 결정립계 계면형상의 강화상에서 구리 및 망간이 동시에 검출되는 것을 알 수 있으며, 이로부터 결정립계에 형성된 강화상은 구리-망간 전율고용체임을 확인할 수 있다. 이때 도 5의 (a)로부터 구리의 대부분은 알루미늄 기지에 고용되기 보다는 망간과 전율고용체를 형성하는 것으로 파악된다. 한편, 합금원소들을 통상적인 전기저항로를 이용하여 용해한 경우에는, 이러한 전율고용체가 형성되지 않았다.Figure 5 shows the results of the microstructure and component analysis of the specimen prepared in Experimental Example 1 using an Electron Probe Micro-Analyzer (EPMA). FIG. 5 (d) shows the results of observing the microstructure, and FIGS. 5 (a), 5 (b) and (c) show the results of mapping the components of copper, aluminum and manganese, respectively. From (a), (b) and (c) of FIG. 5, it can be seen that copper and manganese are simultaneously detected in the reinforcement phase of the grain boundary interface present in the aluminum matrix, and the reinforcement phase formed in the grain boundary is a copper-manganese electrolytic solid. You can see that. At this time, it is understood that most of the copper from Figure 5 (a) forms manganese and a tremor solid solution rather than being dissolved in an aluminum base. On the other hand, when the alloying elements were dissolved using a conventional electric resistance furnace, such a tremor solid solution was not formed.
한편, 상기 실험예 1에서 제조된 본 발명에 따른 구리-망간 전율고용 강화형 내열 알루미늄 합금의 고온 안정성을 확인하기 위해, 상기 실험예 1에서 제조된 시편을 300℃에서 200시간 열처리한 후, 열처리된 시편의 미세조직을 광학현미경으로 관찰하였다(도 6). On the other hand, in order to confirm the high temperature stability of the copper-manganese-emission-enhanced reinforced heat-resistant aluminum alloy according to the present invention prepared in Experimental Example 1, the specimen prepared in Experimental Example 1 after the heat treatment at 300 ℃ for 200 hours, The microstructure of the prepared specimens was observed with an optical microscope (FIG. 6).
그 결과, 도 6에 나타난 바와 같이 구리-망간 전율고용체로 이루어진 강화상은 고온에서 알루미늄 기지 내에서 조대화 되거나 상분해가 발생되는 기존의 금속간화합물과 달리 상기 도 4에 나타난 미세조직과 동일한 5-10μm 크기로 결정립계 계면에 존재하는 강화상을 확인할 수 있었으며, 상기 강화상의 조대화나 상분해는 관찰되지 않아 본 발명에 따른 구리-망간 전율고용 강화형 내열 알루미늄 합금의 구리-망간 전율고용체 강화상은 300℃에서도 안정함을 확인할 수 있었다. As a result, as shown in FIG. 6, the reinforcing phase made of a copper-manganese electrolytic solid solution is the same as that of the microstructure shown in FIG. 4, unlike the existing intermetallic compound which is coarsened or phase decomposition occurs in the aluminum base at high temperature. The reinforcing phase present in the grain boundary at a size of 10 μm could be confirmed, and the coarsening or phase decomposition of the reinforcing phase was not observed. It was confirmed that the stability.
이로부터 상술한 구리-망간 전율고용체로 이루어진 강화상은 알루미늄 기지 내에서 매우 안정한 상태를 유지하며, 이러한 강화상이 형성된 알루미늄 합금은 내열합금으로서 탁월한 특성을 보임을 알 수 있다.It can be seen that the reinforcement phase made of the above-described copper-manganese electrolytic solid solid maintains a very stable state in the aluminum base, and the aluminum alloy on which the reinforcement phase is formed shows excellent characteristics as a heat-resistant alloy.
따라서 본 발명에 따른 구리-망간 전율고용 강화형 내열 알루미늄 합금은 자동차 엔진의 내열한계를 높여서 연비향상을 추구할 수 있다.Therefore, the copper-manganese-elective employment-enhanced heat-resistant aluminum alloy according to the present invention can increase fuel efficiency by increasing the heat resistance limit of the automotive engine.
아울러, 본 발명자들은 상기 제조된 전율고용 강화형 내열 알루미늄 합금이 재용융하더라도 안정적인 강화상을 유지할 수 있는지 확인하기 위해, 상기 실시예 1에서 제조된 시편을 알루미늄의 융점까지 재용융한 후 다시 주조하여 제조한 시편의 미세조직을 광학현미경으로 관찰하였다(도 7). In addition, the inventors re-melted the specimen prepared in Example 1 to the melting point of aluminum and then cast again in order to determine whether the prepared electrothermally tempered reinforced heat-resistant aluminum alloy can maintain a stable reinforcement phase even after remelting The microstructure of the prepared specimen was observed with an optical microscope (FIG. 7).
그 결과, 도 7에 나타난 바와 같이 본 발명에 따른 구리-망간 전율고용 강화형 알루미늄 합금에 형성된 전율고용체는 도 2에 나타낸 상태도에서 예상할 수 있었던 것과 마찬가지로 재용융시에도 전혀 조대화 되거나 분해되지 않고, 강화상을 유지하고 있음을 확인할 수 있었으며, 이러한 특성은 내열 알루미늄 합금의 재활용시 기지금속인 알루미늄과 합금원소인 구리(Cu)와 망간(Mn)을 친환경의 원재의 수준으로 능동적으로 재활용하는데 활용될 수 있을 것으로 예상된다. As a result, as shown in FIG. 7, the electrified solid formed in the copper-manganese-electrified tempered-strengthened aluminum alloy according to the present invention is not coarsened or decomposed at all during remelting, as expected in the state diagram shown in FIG. 2. It was confirmed that the reinforcement phase is maintained, and this characteristic is used to actively recycle base metal aluminum and alloy elements copper (Cu) and manganese (Mn) to the level of eco-friendly raw materials when the heat-resistant aluminum alloy is recycled. It is expected to be.
<실험예 2> Experimental Example 2
본 발명자들은 구리 및 망간을 알루미늄 용탕에 개별적으로 투입하는 대신, 구리-망간 모합금을 우선적으로 제조하고, 이를 알루미늄 용탕에 투입하여 제조한 알루미늄 합금 역시 상시 실시예 1에서 제조된 시편과 동일한 성능을 갖는지 확인하기 위하여 실험예 2를 수행하였다. Instead of separately injecting copper and manganese into the molten aluminum, the present inventors preferentially prepare a copper-manganese master alloy and inject the same into an aluminum molten aluminum alloy, which is always the same as the specimen prepared in Example 1. Experimental Example 2 was carried out to see if it had.
즉, 실험예 1과 동일하게 유도 용해로에서 알루미늄을 700℃에서 융해한 알루미늄 용탕을 700℃를 유지한 상태에서 플라즈마 아크 용해법을 이용하여 구리(Cu):망간(Mn)이 50 중량%:50 중량% 비율이 되도록 제조한 구리-망간 모합금을 알루미늄 합금 내에서의 조성이 각각 0.5중량%, 1중량%, 3중량%, 5중량%, 7중량%, 9중량%, 10중량%, 11중량%가 되도록 용탕에 첨가한 후에 첨가한 구리-망간 모합금이 완전히 용해될 때 까지 약 30분~60분 정도 유지한 후, 주조하여 알루미늄 합금의 시편을 제조하였다. That is, as in
본 발명자들은 실험예 2에서 제조된 알루미늄 합금의 시편을 광학현미경으로 촬영하여 수득한 이미지를 이미지분석기를 이용하여, 각 시편에 첨가된 합금원소의 각 함량(0.5중량%, 1중량%, 3중량%, 5중량%, 7중량%, 9중량%, 10중량%, 11중량%)에 따른 전율고용체의 평균크기를 분석하였다(도 8). 그 결과, 도 8에서 나타난 바와 같이, 0.5중량%의 구리-망간 모합금을 첨가한 경우 형성된 전율고용체의 양이 작았고, 그 크기는 10μm이하로 작음을 알 수 있었으며, 10중량% 이상에서는 전율고용체의 크기가 약 250μm이상으로 너무 조대화 됨을 확인할 수 있다. 따라서 본 발명에 따른 구리-망간 전율고용 강화형 내열 알루미늄 합금은 알루미늄에 대하여 첨가되는 합금원소의 함량이 0.5중량% 초과 10중량% 미만일 때, 합금으로서의 효과를 발휘할 수 있는 충분한 양의 전율고용체가 형성될 수 있으며, 그 크기의 조대화로 인한 편석 등의 문제가 발생하는 것을 방지할 수 있음을 예측할 수 있다.The inventors of the present invention, the image obtained by photographing the specimen of the aluminum alloy prepared in Experimental Example 2 using an optical microscope, using an image analyzer, each content (0.5% by weight, 1% by weight, 3% by weight of the alloying elements added to each specimen) %, 5% by weight, 7% by weight, 9% by weight, 10% by weight, 11% by weight) the average size of the solid solution was analyzed (Fig. 8). As a result, as shown in Figure 8, when the addition of 0.5% by weight of the copper-manganese mother alloy was formed a small amount of the tremor solids, it can be seen that the size is less than 10μm, at 10% by weight or more It can be seen that the size of is too large, about 250μm or more. Therefore, the copper-manganese-electrification employment-enhanced heat-resistant aluminum alloy according to the present invention forms a sufficient amount of the electrolytic solution that can exert an effect as an alloy when the content of the alloying element added to aluminum is more than 0.5% by weight and less than 10% by weight. It can be predicted that problems such as segregation due to the coarsening of the size can be prevented from occurring.
여기에서, 구리-망간 합금의 함량은 실질적으로 구리-망간 전율고용체의 함량을 의미할 수 있다. 본 발명의 실시예들에서, 구리-망간 전율고용체의 함량은 그 크기를 고려하여 위의 구리-망간 함량과 같이 제어될 수 있다.Herein, the content of copper-manganese alloy may mean substantially the content of copper-manganese electrolytic solids. In embodiments of the present invention, the content of the copper-manganese electrolytic solid solution may be controlled as the above copper-manganese content in consideration of its size.
<실험예 3> Experimental Example 3
실험예 1의 알루미늄 합금을 1차 알루미늄 합금으로 사용하여 이를 다시 전기로를 이용하여 용해한 알루미늄 용탕에 투입하여 희석하여 2차 알루미늄 시편을 제조하였다. 제조된 2차 알루미늄의 구리-망간 전율고용체의 조성은 0.8 중량%였다.The aluminum alloy of Experimental Example 1 was used as the primary aluminum alloy, which was then diluted in an molten aluminum melt using an electric furnace to prepare a secondary aluminum specimen. The composition of the prepared copper-manganese tremor solid solution of the secondary aluminum was 0.8% by weight.
도 9에는 실험예 3의 2차 알루미늄 합금을 광학 현미경으로 관찰한 결과가 도시되어 있다. 도 9에 나타나 있듯이, 강화상은 결정립계 계면에 존재하고 있음을 확인하였다. 희석 전 알루미늄 함금 내에서 전율고용체의 크기(도 4 참조)에 비하면, 희석 후 알루미늄 합금 내에서 전율고용체의 크기는 크게 감소된 것을 알 수 있다.9 shows the results of observing the secondary aluminum alloy of Experimental Example 3 with an optical microscope. As shown in FIG. 9, it was confirmed that the reinforcement phase was present at the grain boundary interface. Compared to the size of the tremor solids in the aluminum alloy before dilution (see FIG. 4), the size of the tremor solids in the aluminum alloy after dilution is greatly reduced.
발명의 특정 실시예들에 대한 이상의 설명은 예시 및 설명을 목적으로 제공되었다. 따라서 본 발명은 상기 실시예들에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상 내에서 해당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 상기 실시예들을 조합하여 실시하는 등 여러 가지 많은 수정 및 변경이 가능함은 명백하다.The foregoing description of specific embodiments of the invention has been presented for purposes of illustration and description. Therefore, the present invention is not limited to the above embodiments, and various modifications and changes can be made by those skilled in the art within the technical spirit of the present invention in combination with the above embodiments. Do.
Claims (15)
상기 1차 알루미늄 합금을 알루미늄 용탕에 투입하여 용해시키는 단계; 및
상기 알루미늄 용탕을 주조하여, 상기 제 1 함량보다 작은 제 2 함량의 구리-망간 전율고용체를 갖는 2차 알루미늄 합금을 제조하는 단계;
를 포함하는 구리-망간 전율고용체 강화형 알루미늄 합금 제조방법.Providing a primary aluminum alloy comprising a first amount of copper-manganese tremor solid solution;
Dissolving the primary aluminum alloy by pouring it into an aluminum molten metal; And
Casting the molten aluminum to produce a secondary aluminum alloy having a copper-manganese electrolytic solids having a second content less than the first content;
Copper-manganese tremor solid solution reinforced aluminum alloy manufacturing method comprising a.
제 1 알루미늄 용탕에 구리 및 망간을 투입하여 용해시키는 단계; 및
상기 제 1 알루미늄 용탕을 주조하는 단계;
를 포함하는 구리-망간 전율고용체 강화형 알루미늄 합금 제조방법.The method of claim 1, wherein providing the primary aluminum alloy,
Dissolving copper and manganese in a first aluminum molten metal; And
Casting the first molten aluminum;
Copper-manganese tremor solid solution reinforced aluminum alloy manufacturing method comprising a.
구리 분말 및 망간 분말을 혼합하여 분말 혼합체를 형성하는 단계;
제 1 알루미늄 용탕에 상기 분말 혼합체를 투입하여 용해시키는 단계; 및
상기 제 1 알루미늄 용탕을 주조하는 단계;
를 포함하는 구리-망간 전율고용체 강화형 알루미늄 합금 제조방법.The method of claim 1, wherein providing the primary aluminum alloy,
Mixing the copper powder and the manganese powder to form a powder mixture;
Dissolving the powder mixture in a first aluminum molten metal; And
Casting the first molten aluminum;
Copper-manganese tremor solid solution reinforced aluminum alloy manufacturing method comprising a.
알루미늄-구리 모합금 및 알루미늄-망간 모합금을 제조하는 단계;
제 1 알루미늄 용탕에 상기 알루미늄-구리 모합금 및 알루미늄-망간 모합금을 투입하여 용해시키는 단계; 및
상기 제 1 알루미늄 용탕을 주조하는 단계;
를 포함하는 구리-망간 전율고용체 강화형 알루미늄 합금 제조방법.The method of claim 1, wherein providing the primary aluminum alloy,
Preparing an aluminum-copper master alloy and an aluminum-manganese master alloy;
Dissolving the aluminum-copper mother alloy and the aluminum-manganese mother alloy in a first aluminum molten metal; And
Casting the first molten aluminum;
Copper-manganese tremor solid solution reinforced aluminum alloy manufacturing method comprising a.
구리-망간 합금을 제조하는 단계;
제 1 알루미늄 용탕에 상기 구리-망간 합금을 투입하여 용해시키는 단계; 및
상기 제 1 알루미늄 용탕을 주조하는 단계;
를 포함하는, 구리-망간 전율고용체 강화형 알루미늄 합금 제조방법.The method of claim 1, wherein providing the primary aluminum alloy,
Preparing a copper-manganese alloy;
Injecting and dissolving the copper-manganese alloy into a first molten aluminum; And
Casting the first molten aluminum;
Containing, copper-manganese tremor solid solution reinforced aluminum alloy manufacturing method.
10 내지 90 중량%의 구리; 및
나머지의 망간을 포함하는, 구리-망간 전율고용체 강화형 알루미늄 합금.The method of claim 11, wherein the copper-manganese tremor solid solution,
10 to 90 weight percent copper; And
A copper-manganese electrolytic solid-reinforced aluminum alloy, including the rest of manganese.
알루미늄 용탕에 상기 분말 혼합체를 투입하여 용해시키는 단계; 및
상기 알루미늄 용탕을 주조하여, 알루미늄 기지 내에 구리-망간 전율고용체가 분포된 알루미늄 합금을 제조하는 단계;
를 포함하는 구리-망간 전율고용체 강화형 알루미늄 합금 제조방법.Mixing the copper powder and the manganese powder to form a powder mixture;
Injecting and dissolving the powder mixture into an aluminum molten metal; And
Casting the molten aluminum to produce an aluminum alloy in which a copper-manganese electrolytic solid solution is distributed in an aluminum base;
Copper-manganese tremor solid solution reinforced aluminum alloy manufacturing method comprising a.
상기 구리 분말 및 상기 망간 분말을 밀링 장치에 투입하여 혼합하는 단계; 및
상기 혼합된 분말을 스크리닝하는 단계를 포함하는, 구리-망간 전율고용체 강화형 알루미늄 합금 제조방법.The method of claim 14, wherein forming the powder mixture,
Injecting the copper powder and the manganese powder into a milling apparatus to mix them; And
Screening the mixed powder, the copper-manganese tremor solid solution reinforced aluminum alloy manufacturing method.
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