KR20210037108A - Aluminum alloy and method of manufacturing the same - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 합금 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 알루미늄 합금 및 그 제조방법에 관한 것이다. The present invention relates to an alloy and a method for manufacturing the same, and more particularly, to an aluminum alloy and a method for manufacturing the same.
자동차의 안전성 및 연비 효율을 향상시키기 위하여 소재를 경량화 및 고강도화하기 위한 기술의 수요가 증가하고 있다. 예를 들면, 자동차 외판재 또는 내판재 등에서 중량이 높은 철강소재를 대체하여 경량성을 높이기 위해 알루미늄, 마그네슘, 고분자 복합소재 등이 적용되고 있다. 알루미늄 합금의 경우 비강도가 우수하고 비교적 저렴한 소재가격으로 철강 다음으로 가장 많이 사용되는 경량금속소재이다. 이와 같이 알루미늄 합금은 경량화 소재로서 각광받고 있으나, 철강 소재에 비하여 기계적 특성이 낮기 때문에 알루미늄 합금의 낮은 강도를 극복하기 위한 기술 개발이 요구되고 있다.In order to improve the safety and fuel efficiency of automobiles, there is an increasing demand for technology to reduce weight and increase strength of materials. For example, aluminum, magnesium, and polymer composite materials have been applied to increase light weight by replacing steel materials with high weight in automobile exterior or interior panels. In the case of aluminum alloy, it has excellent specific strength and is the most used lightweight metal material after steel due to its relatively low material price. As described above, aluminum alloys are in the spotlight as lightweight materials, but since their mechanical properties are lower than those of steel materials, technology development is required to overcome the low strength of aluminum alloys.
본 발명과 관련된 선행기술로는 특허문헌 1(일본 공개특허공보 제2016-027194호) 및 특허문헌 2(일본 공개특허공보 특개2000-313931)에 개시된 알루미늄 합금 압연재가 있다. As prior art related to the present invention, there are rolled aluminum alloys disclosed in Patent Document 1 (Japanese Patent Laid-Open No. 2016-027194) and Patent Document 2 (Japanese Patent Laid-Open No. 2000-313931).
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 연성과 강도가 동시에 우수한 알루미늄 합금 및 그 제조방법을 제공하는 것이다.The problem to be solved by the present invention is to provide an aluminum alloy having excellent ductility and strength at the same time, and a method of manufacturing the same.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 알루미늄 합금은 실리콘(Si): 0.5 ~ 2.0중량%, 마그네슘(Mg): 0.5 ~ 2.0중량%, 구리(Cu): 2.0 ~ 4.0중량%, 아연(Zn): 0.5 ~ 2.0중량% 및 나머지 알루미늄(Al)과 기타 불가피한 불순물로 이루어지고, 항복강도는 370MPa 이상이고, 인장강도는 430MPa 이상이고, 연신율은 10% 이상이다. The aluminum alloy according to an embodiment of the present invention for achieving the above object is silicon (Si): 0.5 to 2.0% by weight, magnesium (Mg): 0.5 to 2.0% by weight, copper (Cu): 2.0 to 4.0% by weight, Zinc (Zn): 0.5 to 2.0% by weight and the rest of aluminum (Al) and other inevitable impurities, the yield strength is 370 MPa or more, the tensile strength is 430 MPa or more, and the elongation is 10% or more.
상기 알루미늄 합금의 최종 미세조직은 MgZn2 석출물, Mg2Si 석출물 및 Al2Cu 석출물을 모두 포함할 수 있다. The final microstructure of the aluminum alloy may include all of MgZn 2 precipitates, Mg 2 Si precipitates, and Al 2 Cu precipitates.
상기 알루미늄 합금에서, 상기 MgZn2 석출물, Mg2Si 석출물 및 Al2Cu 석출물의 석출 비율은 실질적으로 동일하며, 구체적으로, 1:1:1일 수 있다. In the aluminum alloy, the precipitation ratio of the MgZn 2 precipitate, the Mg 2 Si precipitate, and the Al 2 Cu precipitate is substantially the same, and specifically, may be 1:1:1.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 알루미늄 합금의 제조방법은 (a) 실리콘(Si): 0.5 ~ 2.0중량%, 마그네슘(Mg): 0.5 ~ 2.0중량%, 구리(Cu): 2.0 ~ 4.0중량%, 아연(Zn): 0.5 ~ 2.0중량% 및 나머지 알루미늄(Al)과 기타 불가피한 불순물로 이루어진 용탕을 TRC(Twin Roll Casting) 주조하는 단계; (b) 상기 주조로 구현된 합금을 균질화 열처리하는 단계; (c) 상기 균질화 열처리된 합금을 열간 압연하는 단계; (d) 상기 열간 압연된 합금을 냉간 압연하는 단계; (e) 상기 냉간 압연된 합금을 재결정 열처리하는 단계; 및 (f) 상기 재결정 열처리된 합금을 시효(aging) 열처리하는 단계; 를 포함한다. A method of manufacturing an aluminum alloy according to an embodiment of the present invention for achieving the above object is (a) silicon (Si): 0.5 to 2.0% by weight, magnesium (Mg): 0.5 to 2.0% by weight, copper (Cu): 2.0 to 4.0% by weight, zinc (Zn): 0.5 to 2.0% by weight and the remaining aluminum (Al) and other unavoidable impurities comprising a molten metal TRC (Twin Roll Casting) casting step; (b) homogenizing heat treatment of the alloy implemented by the casting; (c) hot rolling the homogenized heat-treated alloy; (d) cold rolling the hot-rolled alloy; (e) subjecting the cold-rolled alloy to recrystallization heat treatment; And (f) subjecting the recrystallized heat-treated alloy to an aging heat treatment. Includes.
상기 알루미늄 합금의 제조방법에서, 상기 (a) 단계는 640 ~ 680℃에서 상기 용탕을 TRC(Twin Roll Casting) 주조하는 단계를 포함하고, 상기 (b) 단계는 상기 주조로 구현된 합금을 440 ~ 600℃에서 7 ~ 10시간 동안 균질화 열처리하는 단계를 포함할 수 있다. In the manufacturing method of the aluminum alloy, the step (a) includes the step of casting the molten metal at 640 to 680°C, and the step (b) includes the alloy embodied by the casting. It may include the step of homogenizing heat treatment for 7 to 10 hours at 600 ℃.
상기 알루미늄 합금의 제조방법에서, 상기 (c) 단계는 상기 균질화 열처리된 합금을 380 ~ 440℃에서 10 ~ 30%의 압하율로 열간 압연하는 단계를 포함하고, 상기 (d) 단계는 상기 열간 압연된 합금을 10 ~ 20%의 압하율로 냉간 압연하는 단계를 포함할 수 있다. In the method of manufacturing the aluminum alloy, step (c) includes hot rolling the homogenized heat-treated alloy at a reduction ratio of 10 to 30% at 380 to 440°C, and the (d) step is the hot rolling It may include the step of cold rolling the alloy at a reduction ratio of 10 to 20%.
상기 알루미늄 합금의 제조방법에서, 상기 (e) 단계는 상기 냉간 압연된 합금을 480 ~ 540℃에서 30 ~ 80분 동안 재결정 열처리하는 단계를 포함하고, 상기 (f) 단계는 상기 재결정 열처리된 합금을 160 ~ 200℃에서 10 ~ 18시간 동안 석출 열처리하는 단계를 포함할 수 있다. In the method of manufacturing the aluminum alloy, step (e) includes recrystallization heat treatment of the cold-rolled alloy at 480 to 540°C for 30 to 80 minutes, and the step (f) includes the recrystallization heat treatment of the alloy. It may include the step of precipitating heat treatment at 160 to 200°C for 10 to 18 hours.
본 발명의 실시예에 따르면, 연성과 강도가 동시에 우수한 알루미늄 합금 및 그 제조방법을 구현할 수 있다. 물론 이러한 효과에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.According to an embodiment of the present invention, it is possible to implement an aluminum alloy having excellent ductility and strength at the same time, and a method of manufacturing the same. Of course, the scope of the present invention is not limited by these effects.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따르는 알루미늄 합금의 제조 방법을 개략적으로 나타내는 순서도이다.
도 2는 본 발명의 실험예 중에서 비교예2에 따르는 알루미늄 합금에서 응력과 변형률의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 3은 본 발명의 실험예 중에서 실시예1에 따르는 알루미늄 합금에서 응력과 변형률의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 4는 본 발명의 실험예 중에서 실시예2에 따르는 알루미늄 합금에서 응력과 변형률의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 5는 본 발명의 실험예 중에서 표 1의 조성1을 가지는 알루미늄 합금에 대한 경도 측정 결과를 나타낸 것이다. 1 is a flow chart schematically showing a method of manufacturing an aluminum alloy according to an embodiment of the present invention.
2 is a graph showing the relationship between stress and strain in the aluminum alloy according to Comparative Example 2 among experimental examples of the present invention.
3 is a graph showing the relationship between stress and strain in the aluminum alloy according to Example 1 of the experimental examples of the present invention.
4 is a graph showing the relationship between stress and strain in the aluminum alloy according to Example 2 of the experimental examples of the present invention.
Figure 5 shows the hardness measurement results for the aluminum alloy having the composition 1 of Table 1 in the experimental examples of the present invention.
이하에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 알루미늄 합금 및 그 제조 방법을 상세하게 설명한다. 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 적절하게 선택된 용어들로서, 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다. Hereinafter, an aluminum alloy and a method of manufacturing the same according to an embodiment of the present invention will be described in detail. Terms to be described later are terms appropriately selected in consideration of functions in the present invention, and definitions of these terms should be made based on the contents throughout the present specification.
알루미늄 합금Aluminum alloy
본 발명의 일 실시예에 따르는 알루미늄 합금은 실리콘(Si): 0.5 ~ 2.0중량%, 마그네슘(Mg): 0.5 ~ 2.0중량%, 구리(Cu): 2.0 ~ 4.0중량%, 아연(Zn): 0.5 ~ 2.0중량% 및 나머지 알루미늄(Al)과 기타 불가피한 불순물로 이루어진다. The aluminum alloy according to an embodiment of the present invention is silicon (Si): 0.5 to 2.0% by weight, magnesium (Mg): 0.5 to 2.0% by weight, copper (Cu): 2.0 to 4.0% by weight, zinc (Zn): 0.5 It consists of ~ 2.0% by weight and the rest of aluminum (Al) and other inevitable impurities.
이하에서는, 본 발명의 일 실시예에 따른 알루미늄 합금에 포함되는 각 성분의 역할 및 함량에 대하여 설명한다.Hereinafter, the role and content of each component included in the aluminum alloy according to an embodiment of the present invention will be described.
실리콘(Si)Silicon (Si)
실리콘(Si)은 알루미늄 합금의 주조성 및 강도에 영향을 미치는 원소이다. 실리콘(Si)은 알루미늄 합금 모재 전체 중량의 0.5 ~ 2.0중량%로 첨가되는 것이 바람직하다. 실리콘(Si)의 첨가량이 0.5중량% 미만일 경우, 주조성 및 강도 향상의 효과가 크지 않다. 또한 실리콘(Si)의 첨가량이 2.0중량%를 초과할 경우, 알루미늄 합금의 소성가공 시 표면 결함이 발생하는 문제점이 있다.Silicon (Si) is an element that affects the castability and strength of an aluminum alloy. Silicon (Si) is preferably added in an amount of 0.5 to 2.0% by weight of the total weight of the aluminum alloy base material. When the addition amount of silicon (Si) is less than 0.5% by weight, the effect of improving castability and strength is not significant. In addition, when the amount of silicon (Si) exceeds 2.0% by weight, there is a problem that surface defects occur during plastic processing of the aluminum alloy.
마그네슘(Mg)Magnesium (Mg)
마그네슘(Mg)은 실리콘과 반응하여 Mg2Si 화합물을 형성해 강도를 향상시킬 수 있는 원소이다. 마그네슘(Mg)은 알루미늄 합금 모재 전체 중량의 0.5 ~ 2.0중량%로 첨가되는 것이 바람직하다. 마그네슘(Mg)의 첨가량이 0.5중량% 미만일 경우, 강도 향상 효과가 크지 않다. 또한 마그네슘(Mg)의 첨가량이 2.0중량%를 초과할 경우, 알루미늄 합금의 압출성, 표면조도, 치수정밀도 등이 크게 저하될 수 있으며, 나아가, 주조 시 용탕의 산화 경향이 증대하는 문제점이 있다.Magnesium (Mg) is an element that can improve strength by reacting with silicon to form an Mg 2 Si compound. Magnesium (Mg) is preferably added in an amount of 0.5 to 2.0% by weight of the total weight of the aluminum alloy base material. When the amount of magnesium (Mg) added is less than 0.5% by weight, the effect of improving the strength is not significant. In addition, when the addition amount of magnesium (Mg) exceeds 2.0% by weight, the extrudability, surface roughness, and dimensional accuracy of the aluminum alloy may be greatly reduced, and further, there is a problem in that the tendency of the molten metal to oxidize during casting increases.
구리(Cu)Copper (Cu)
구리(Cu)는 알루미늄과 반응하여 Al2Cu 화합물을 형성하고 미세 등축정의 결정립을 형성하여 결정립계에 존재하는 공정상이 증가함으로써 강도를 향상시킬 수 있는 원소이다. 구리(Cu)는 알루미늄 합금 모재 전체 중량의 2.0 ~ 4.0중량%로 첨가되는 것이 바람직하다. 구리(Cu)의 첨가량이 2.0중량% 미만일 경우, 상기의 첨가 효과를 제대로 발휘할 수 없어 강도 증대의 효과가 미미하다. 또한 구리(Cu)의 첨가량이 4.0중량%를 초과할 경우, 표면 결함이 발생하는 문제점이 있다.Copper (Cu) is an element capable of improving strength by reacting with aluminum to form an Al 2 Cu compound and forming fine equiaxed crystal grains, thereby increasing the process phase present in the grain boundaries. Copper (Cu) is preferably added in an amount of 2.0 to 4.0% by weight of the total weight of the aluminum alloy base material. When the addition amount of copper (Cu) is less than 2.0% by weight, the above addition effect cannot be properly exhibited, and the effect of increasing the strength is insignificant. In addition, when the addition amount of copper (Cu) exceeds 4.0% by weight, there is a problem that surface defects occur.
아연(Zn)Zinc (Zn)
아연(Zn)은 마그네슘과 반응하여 MgZn2 화합물을 형성하여 강도를 향상시킬 수 있는 원소이다. 한편, 아연은 입계 내식성을 감소시켜 응력부식균열에 취약하므로 아연과 마그네슘의 비율을 잘 고려해야 한다. 아연(Zn)은 알루미늄 합금 모재 전체 중량의 0.5 ~ 2.0중량%로 첨가되는 것이 바람직하다. 아연(Zn)의 첨가량이 0.5중량% 미만일 경우, 상기의 첨가 효과를 제대로 발휘할 수 없어 강도 증대의 효과가 미미하다. 또한 아연(Zn)의 첨가량이 2.0중량%를 초과할 경우, 아연의 녹는점이 낮아 압연 공정 시 표면 결함이 발생하는 문제점이 있다.Zinc (Zn) is an element capable of improving strength by reacting with magnesium to form an MgZn 2 compound. On the other hand, since zinc reduces intergranular corrosion resistance and is vulnerable to stress corrosion cracking, the ratio of zinc and magnesium must be carefully considered. Zinc (Zn) is preferably added in an amount of 0.5 to 2.0% by weight of the total weight of the aluminum alloy base material. When the addition amount of zinc (Zn) is less than 0.5% by weight, the effect of increasing the strength is insignificant since the above addition effect cannot be properly exhibited. In addition, when the addition amount of zinc (Zn) exceeds 2.0% by weight, the melting point of zinc is low and there is a problem that surface defects occur during the rolling process.
상술한 바와 같은, 합금 원소 조성을 가지는 본 발명의 일 실시예에 따른 알루미늄 합금은 항복강도는 370MPa 이상이고, 인장강도는 430MPa 이상이고, 연신율은 10% 이상일 수 있다. As described above, the aluminum alloy according to an embodiment of the present invention having an alloying element composition may have a yield strength of 370 MPa or more, a tensile strength of 430 MPa or more, and an elongation of 10% or more.
또한, 상술한 바와 같은 합금 원소 조성을 가지는 본 발명의 일 실시예에 따른 상기 알루미늄 합금의 최종 미세조직은 MgZn2 석출물, Mg2Si 석출물 및 Al2Cu 석출물을 모두 포함하되, 상기 MgZn2 석출물, Mg2Si 석출물 및 Al2Cu 석출물의 석출 비율은 실질적으로 동일할 수 있다. 예를 들어, 상기 MgZn2 석출물, Mg2Si 석출물 및 Al2Cu 석출물의 석출 비율은 1 : 1 : 1 일 수 있다. In addition, the final microstructure of the aluminum alloy according to an embodiment of the present invention having the alloying element composition as described above includes all of MgZn 2 precipitates, Mg 2 Si precipitates and Al 2 Cu precipitates, the MgZn 2 precipitates, Mg The precipitation ratio of the 2 Si precipitate and the Al 2 Cu precipitate may be substantially the same. For example, the precipitation ratio of the MgZn 2 precipitate, the Mg 2 Si precipitate, and the Al 2 Cu precipitate may be 1:1.
이하에서는 상술한 합금 원소 조성을 가지는 본 발명의 일 실시예에 따른 알루미늄 합금의 제조 방법을 설명한다. Hereinafter, a method of manufacturing an aluminum alloy according to an embodiment of the present invention having the above-described alloy element composition will be described.
알루미늄 합금의 제조 방법Manufacturing method of aluminum alloy
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따르는 알루미늄 합금의 제조 방법을 개략적으로 나타내는 순서도이다. 1 is a flow chart schematically showing a method of manufacturing an aluminum alloy according to an embodiment of the present invention.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따르는 알루미늄 합금의 제조 방법은 (a) 실리콘(Si): 0.5 ~ 2.0중량%, 마그네슘(Mg): 0.5 ~ 2.0중량%, 구리(Cu): 2.0 ~ 4.0중량%, 아연(Zn): 0.5 ~ 2.0중량% 및 나머지 알루미늄(Al)과 기타 불가피한 불순물로 이루어진 용탕을 TRC(Twin Roll Casting) 주조하는 단계(S110); (b) 상기 주조로 구현된 합금을 균질화 열처리하는 단계(S120); (c) 상기 균질화 열처리된 합금을 열간 압연하는 단계(S130); (d) 상기 열간 압연된 합금을 냉간 압연하는 단계(S140); (e) 상기 냉간 압연된 합금을 재결정 열처리하는 단계(S150); 및 (f) 상기 재결정 열처리된 합금을 시효(aging) 열처리하는 단계(S160); 를 포함한다. Referring to Figure 1, a method of manufacturing an aluminum alloy according to an embodiment of the present invention is (a) silicon (Si): 0.5 to 2.0% by weight, magnesium (Mg): 0.5 to 2.0% by weight, copper (Cu): 2.0 to 4.0% by weight, zinc (Zn): 0.5 to 2.0% by weight and the remaining aluminum (Al) and other unavoidable impurities comprising the step of casting a molten metal TRC (Twin Roll Casting) (S110); (b) homogenizing heat treatment of the alloy implemented by the casting (S120); (c) hot rolling the homogenized heat-treated alloy (S130); (d) cold-rolling the hot-rolled alloy (S140); (e) recrystallization heat treatment of the cold-rolled alloy (S150); And (f) performing an aging heat treatment on the recrystallized heat-treated alloy (S160). Includes.
상기 (a) 단계(S110)는 640 ~ 680℃에서 상기 용탕을 TRC(Twin Roll Casting) 주조하는 단계를 포함할 수 있다. Step (a) (S110) may include the step of casting the molten metal TRC (Twin Roll Casting) at 640 ~ 680 ℃.
상기 (b) 상기 주조로 구현된 합금을 균질화 열처리하는 단계(S120)는 상기 주조로 구현된 합금을 440 ~ 600℃에서 7 ~ 10시간 동안 균질화 열처리하는 단계를 포함할 수 있다. 알루미늄 합금 슬라브를 440 ~ 600℃에서 7 ~ 10시간 균질화 처리하는 이유는 주조 시 생성되는 불완전한 Mg2Si, MgZn2, Al2Cu 등의 상을 고용시켜 균질한 조직을 얻을 수 있기 때문이다. 균질화 처리 온도가 600℃를 초과하는 경우 공정에 용융이 발생하고, 균질화 처리 온도가 440℃ 미만인 경우는 기지 내 석출물의 고용이 충분히 이루어지지 않게 된다.The (b) homogenizing heat treatment of the alloy embodied by casting (S120) may include homogenizing heat treatment of the alloy embodied by casting at 440 to 600° C. for 7 to 10 hours. The reason why the aluminum alloy slab is homogenized at 440 to 600°C for 7 to 10 hours is that incomplete phases such as Mg 2 Si, MgZn 2 , and Al 2 Cu generated during casting can be dissolved to obtain a homogeneous structure. When the homogenization treatment temperature exceeds 600°C, melting occurs in the process, and when the homogenization treatment temperature is less than 440°C, the solid solution of the precipitate in the matrix is not sufficiently achieved.
상기 (c) 상기 균질화 열처리된 합금을 열간 압연하는 단계(S130)는 상기 균질화 열처리된 합금을 380 ~ 440℃에서 10 ~ 30%의 압하율로 열간 압연하는 단계를 포함할 수 있다. 열간 압연은 열간 크랙 방지를 위하여 냉간 압연 단계와 비교하여 상대적으로 낮은 압하율을 가질 수도 있다. 스트립 캐스팅 공정으로 박물재 주편을 제공함에 있어서, 주편의 두께가 3t인 경우 열간 압연 공정을 생략할 수 있으며, 주편의 두께가 6t인 경우 열간 압연 공정을 도입할 수 있다. The (c) hot-rolling the homogenized-heat-treated alloy (S130) may include hot-rolling the homogenized-heat-treated alloy at a reduction ratio of 10 to 30% at 380 to 440°C. Hot rolling may have a relatively low reduction ratio compared to the cold rolling step in order to prevent hot cracking. In the case of providing a thin cast steel by a strip casting process, the hot rolling process may be omitted when the thickness of the cast piece is 3t, and a hot rolling process may be introduced when the thickness of the cast piece is 6t.
상기 (d) 상기 열간 압연된 합금을 냉간 압연하는 단계(S140)는 상기 열간 압연된 합금을 10 ~ 20%의 압하율로 냉간 압연하는 단계를 포함할 수 있다. The (d) cold-rolling the hot-rolled alloy (S140) may include cold-rolling the hot-rolled alloy at a reduction ratio of 10 to 20%.
상기 (e) 상기 냉간 압연된 합금을 재결정 열처리하는 단계(S150)는 상기 냉간 압연된 합금을 480 ~ 540℃에서 30 ~ 80분 동안 재결정 열처리(어닐링)하는 단계를 포함할 수 있다. 상기 (f) 상기 재결정 열처리된 합금을 시효(aging) 열처리하는 단계(S160)는 상기 재결정 열처리된 합금을 160 ~ 200℃에서 10 ~ 18시간 동안 석출 열처리하는 단계를 포함할 수 있다. 480 ~ 540℃에서 용체화처리를 통해 재결정이 일어나고, 상을 고용시켜 연성을 향상시키고, 시효경화를 통해 고강도 특성을 얻을 수 있다.The (e) recrystallization heat treatment of the cold-rolled alloy (S150) may include recrystallization heat treatment (annealing) the cold-rolled alloy at 480 to 540°C for 30 to 80 minutes. The (f) aging heat treatment of the recrystallized heat-treated alloy (S160) may include precipitation heat treatment of the recrystallized heat-treated alloy at 160 to 200°C for 10 to 18 hours. Recrystallization occurs through solution treatment at 480 to 540°C, and the phase is solidified to improve ductility, and high strength characteristics can be obtained through age hardening.
상술한 단계(S110) 내지 단계(S160)를 수행하여 구현한 본 발명의 일 실시예에 의한 알루미늄 합금은 항복강도는 370MPa 이상이고, 인장강도는 430MPa 이상이고, 연신율은 10% 이상일 수 있다. The aluminum alloy according to an embodiment of the present invention implemented by performing the above-described steps (S110) to (S160) may have a yield strength of 370 MPa or more, a tensile strength of 430 MPa or more, and an elongation of 10% or more.
또한, 상술한 바와 같은 합금 원소 조성을 가지는 본 발명의 일 실시예에 따른 상기 알루미늄 합금의 최종 미세조직은 MgZn2 석출물, Mg2Si 석출물 및 Al2Cu 석출물을 모두 포함하되, 상기 MgZn2 석출물, Mg2Si 석출물 및 Al2Cu 석출물의 석출 비율은 실질적으로 동일할 수 있다. 예를 들어, 상기 MgZn2 석출물, Mg2Si 석출물 및 Al2Cu 석출물의 석출 비율은 1 : 1 : 1 일 수 있다. In addition, the final microstructure of the aluminum alloy according to an embodiment of the present invention having the alloying element composition as described above includes all of MgZn 2 precipitates, Mg 2 Si precipitates and Al 2 Cu precipitates, the MgZn 2 precipitates, Mg The precipitation ratio of the 2 Si precipitate and the Al 2 Cu precipitate may be substantially the same. For example, the precipitation ratio of the MgZn 2 precipitate, the Mg 2 Si precipitate, and the Al 2 Cu precipitate may be 1:1.
실험예Experimental example
이하 본 발명의 이해를 돕기 위해 바람직한 실험예를 제시한다. 다만, 하기의 실험예는 본 발명의 이해를 돕기 위한 것일 뿐, 본 발명이 하기의 실험예에 의해 한정되는 것은 아니다. Hereinafter, a preferred experimental example is presented to aid the understanding of the present invention. However, the following experimental examples are only intended to aid understanding of the present invention, and the present invention is not limited by the following experimental examples.
표 1은 본 실험예에서 조성 성분계의 구체적인 합금 원소 조성(단위: 중량%)을 나타낸 것이고, 표 2는 표 1에 기재한 조성 성분계를 가지는 알루미늄 합금에 대한 강도 및 연신율의 측정 결과를 나타낸 것이다. Table 1 shows the specific alloy element composition (unit: wt%) of the composition component system in this experimental example, and Table 2 shows the measurement results of strength and elongation for the aluminum alloy having the composition component system described in Table 1.
표 1을 참조하면, 조성1은 실리콘(Si): 0.5 ~ 2.0중량%, 마그네슘(Mg): 0.5 ~ 2.0중량%, 구리(Cu): 2.0 ~ 4.0중량%, 아연(Zn): 0.5 ~ 2.0중량% 및 나머지 알루미늄(Al)의 조성을 만족한다. 조성2는 알루미늄 합금 6060-T6의 조성을 가지며, 구리(Cu): 2.0 ~ 4.0중량%, 마그네슘(Mg): 0.5 ~ 2.0중량%, 아연(Zn): 0.5 ~ 2.0중량%, 실리콘(Si): 0.5 ~ 2.0중량%의 범위를 만족하지 못하며, 나아가, 조성1과 달리, 크롬(Cr), 망간(Mn), 티타늄(Ti), 철(Fe)의 합금원소를 더 함유한다. Referring to Table 1, composition 1 is silicon (Si): 0.5 to 2.0% by weight, magnesium (Mg): 0.5 to 2.0% by weight, copper (Cu): 2.0 to 4.0% by weight, zinc (Zn): 0.5 to 2.0 It satisfies the composition of the weight percent and the remaining aluminum (Al). Composition 2 has a composition of aluminum alloy 6060-T6, copper (Cu): 2.0 to 4.0% by weight, magnesium (Mg): 0.5 to 2.0% by weight, zinc (Zn): 0.5 to 2.0% by weight, silicon (Si): It does not satisfy the range of 0.5 to 2.0% by weight, and further, unlike composition 1, it further contains alloying elements of chromium (Cr), manganese (Mn), titanium (Ti), and iron (Fe).
표 2를 참조하면, 비교예1의 알루미늄 합금은 표 1의 조성2를 가지는 알루미늄 합금을 압출하여 구현한 알루미늄 압출재이다. 비교예2의 알루미늄 합금은 표 1의 조성1을 가지는 용탕을 TRC(Twin Roll Casting) 주조하는 단계, 상기 주조로 구현된 합금을 440 ~ 600℃에서 7 ~ 10시간 동안 균질화 열처리하는 단계, 상기 균질화 열처리된 합금을 380 ~ 440℃에서 10 ~ 30%의 압하율로 열간 압연하는 단계, 상기 열간 압연된 합금을 10 ~ 20%의 압하율로 냉간 압연하는 단계를 수행한 후에, 상기 냉간 압연된 합금을 520℃에서 60분 동안 재결정 열처리하는 단계를 수행하되, 시효(aging) 열처리하는 단계를 수행하지 않고 구현된 것이다. 실시예1의 알루미늄 합금은 표 1의 조성1을 가지는 용탕을 TRC(Twin Roll Casting) 주조하는 단계, 상기 주조로 구현된 합금을 440 ~ 600℃에서 7 ~ 10시간 동안 균질화 열처리하는 단계, 상기 균질화 열처리된 합금을 380 ~ 440℃에서 10 ~ 30%의 압하율로 열간 압연하는 단계, 상기 열간 압연된 합금을 10 ~ 20%의 압하율로 냉간 압연하는 단계를 수행한 후에, 상기 냉간 압연된 합금을 520℃에서 60분 동안 재결정 열처리하는 단계 및 상기 재결정 열처리된 합금을 180℃에서 12시간 동안 시효(aging) 열처리하는 단계를 수행하여 구현된 것이다. 실시예2의 알루미늄 합금은 표 1의 조성1을 가지는 용탕을 TRC(Twin Roll Casting) 주조하는 단계, 상기 주조로 구현된 합금을 440 ~ 600℃에서 7 ~ 10시간 동안 균질화 열처리하는 단계, 상기 균질화 열처리된 합금을 380 ~ 440℃에서 10 ~ 30%의 압하율로 열간 압연하는 단계, 상기 열간 압연된 합금을 10 ~ 20%의 압하율로 냉간 압연하는 단계를 수행한 후에, 상기 냉간 압연된 합금을 520℃에서 60분 동안 재결정 열처리하는 단계 및 상기 재결정 열처리된 합금을 180℃에서 14시간 동안 시효(aging) 열처리하는 단계를 수행하여 구현된 것이다. Referring to Table 2, the aluminum alloy of Comparative Example 1 is an extruded aluminum material obtained by extruding an aluminum alloy having composition 2 in Table 1. For the aluminum alloy of Comparative Example 2, the step of casting a molten metal having composition 1 in Table 1 (Twin Roll Casting), homogenizing and heat treating the alloy embodied by the casting at 440 to 600°C for 7 to 10 hours, the homogenization Hot-rolling the heat-treated alloy at a reduction rate of 10 to 30% at 380 to 440°C, and cold-rolling the hot-rolled alloy at a reduction rate of 10 to 20%, and then the cold-rolled alloy The step of performing recrystallization heat treatment at 520° C. for 60 minutes, but was implemented without performing the step of aging heat treatment. For the aluminum alloy of Example 1, the step of casting a molten metal having composition 1 in Table 1 by TRC (Twin Roll Casting), homogenizing and heat treating the alloy embodied by the casting at 440 to 600°C for 7 to 10 hours, the homogenization Hot-rolling the heat-treated alloy at a reduction rate of 10 to 30% at 380 to 440°C, and cold-rolling the hot-rolled alloy at a reduction rate of 10 to 20%, and then the cold-rolled alloy The recrystallization heat treatment at 520° C. for 60 minutes and the aging heat treatment of the recrystallization heat treatment at 180° C. for 12 hours were performed. For the aluminum alloy of Example 2, the step of casting a molten metal having composition 1 in Table 1 by TRC (Twin Roll Casting), homogenizing and heat treating the alloy embodied by the casting at 440 to 600°C for 7 to 10 hours, the homogenization Hot-rolling the heat-treated alloy at a reduction rate of 10 to 30% at 380 to 440°C, and cold-rolling the hot-rolled alloy at a reduction rate of 10 to 20%, and then the cold-rolled alloy The recrystallization heat treatment at 520° C. for 60 minutes and the aging heat treatment of the recrystallization heat treatment at 180° C. for 14 hours are performed.
도 2는 본 발명의 실험예 중에서 비교예2에 따르는 알루미늄 합금에서 응력과 변형률의 관계를 나타내는 그래프이고, 도 3은 본 발명의 실험예 중에서 실시예1에 따르는 알루미늄 합금에서 응력과 변형률의 관계를 나타내는 그래프이고, 도 4는 본 발명의 실험예 중에서 실시예2에 따르는 알루미늄 합금에서 응력과 변형률의 관계를 나타내는 그래프이다. FIG. 2 is a graph showing the relationship between stress and strain in the aluminum alloy according to Comparative Example 2 among experimental examples of the present invention, and FIG. 3 is a graph showing the relationship between stress and strain in the aluminum alloy according to Example 1 among experimental examples of the present invention. 4 is a graph showing the relationship between stress and strain in the aluminum alloy according to Example 2 among experimental examples of the present invention.
표 2를 도 2 내지 도 4를 함께 참조하면, 비교예1에 따른 알루미늄 합금은 항복강도는 170MPa이고, 인장강도는 220MPa이며, 연신율은 11%임을 확인할 수 있으며, 비교예2에 따른 알루미늄 합금은 항복강도는 190MPa 이상이고, 인장강도는 360MPa 이상임을 확인할 수 있으며, 연신율은 25% 이상임을 확인할 수 있다. 나아가, 실시예1 내지 실시예2에 따른 알루미늄 합금은 항복강도는 370MPa 이상이고, 인장강도는 430MPa 이상임을 확인할 수 있으며, 연신율은 10% 이상임을 확인할 수 있다. 특히, 실시예2에 따른 알루미늄 합금은 항복강도는 370MPa 이상이고, 인장강도는 430MPa 이상이면서 약 14%의 연신율을 구현할 수 있다. Referring to Table 2 together with FIGS. 2 to 4, it can be seen that the aluminum alloy according to Comparative Example 1 has a yield strength of 170 MPa, a tensile strength of 220 MPa, and an elongation of 11%, and the aluminum alloy according to Comparative Example 2 is It can be seen that the yield strength is 190 MPa or more, the tensile strength is 360 MPa or more, and the elongation is 25% or more. Further, it can be seen that the aluminum alloy according to Examples 1 to 2 has a yield strength of 370 MPa or more, a tensile strength of 430 MPa or more, and an elongation of 10% or more. In particular, the aluminum alloy according to Example 2 has a yield strength of 370 MPa or more, a tensile strength of 430 MPa or more, and an elongation of about 14%.
표 3 및 도 5는 표 1의 조성1 성분계를 가지는 알루미늄 합금에 대한 경도 측정 결과를 나타낸 것이다. Table 3 and Figure 5 shows the hardness measurement results for the aluminum alloy having a composition 1 component system of Table 1.
(S160): T6(180℃, 12h)(S150): O-Temper(520℃, 1h)
(S160): T6(180℃, 12h)
표 3을 참조하면, 비교예3 내지 비교예12의 알루미늄 합금은 표 1의 조성1을 가지는 용탕을 TRC(Twin Roll Casting) 주조하는 단계, 상기 주조로 구현된 합금을 440 ~ 600℃에서 7 ~ 10시간 동안 균질화 열처리하는 단계, 상기 균질화 열처리된 합금을 380 ~ 440℃에서 10 ~ 30%의 압하율로 열간 압연하는 단계, 상기 열간 압연된 합금을 10 ~ 20%의 압하율로 냉간 압연하는 단계를 수행한 후에, 상기 냉간 압연된 합금을 표 3의 공정조건에 따라 재결정 열처리하는 단계(S150)를 수행하되, 시효(aging) 열처리하는 단계(S160)를 수행하지 않고 구현된 것이다.Referring to Table 3, for the aluminum alloys of Comparative Examples 3 to 12, the step of casting a molten metal having a composition 1 of Table 1 into TRC (Twin Roll Casting), and the alloy embodied by casting at 440 to 600°C 7 to Homogenizing heat treatment for 10 hours, hot rolling the homogenized heat treated alloy at a reduction ratio of 10 to 30% at 380 to 440°C, cold rolling the hot rolled alloy at a reduction ratio of 10 to 20% After performing, the cold-rolled alloy is recrystallized according to the process conditions in Table 3 (S150), but the aging heat treatment step (S160) is not performed.
실시예3의 알루미늄 합금은 표 1의 조성1을 가지는 용탕을 TRC(Twin Roll Casting) 주조하는 단계, 상기 주조로 구현된 합금을 440 ~ 600℃에서 7 ~ 10시간 동안 균질화 열처리하는 단계, 상기 균질화 열처리된 합금을 380 ~ 440℃에서 10 ~ 30%의 압하율로 열간 압연하는 단계, 상기 열간 압연된 합금을 10 ~ 20%의 압하율로 냉간 압연하는 단계, 상기 냉간 압연된 합금을 520℃, 1시간 동안 재결정 열처리하는 단계(S150)를 수행한 후, 180℃, 12시간 동안 시효(aging) 열처리하는 단계(S160)를 수행하여 구현된 것이다.For the aluminum alloy of Example 3, the step of casting the molten metal having composition 1 in Table 1 by TRC (Twin Roll Casting), homogenizing and heat treating the alloy embodied by the casting at 440 to 600°C for 7 to 10 hours, the homogenization Hot rolling the heat-treated alloy at a reduction ratio of 10 to 30% at 380 to 440°C, cold rolling the hot rolled alloy at a reduction ratio of 10 to 20%, and 520°C for the cold rolled alloy, It is implemented by performing the step (S150) of recrystallization heat treatment for 1 hour and then performing the step (S160) of aging heat treatment at 180°C for 12 hours.
표 3 및 도 5를 참조하면, 520℃, 1시간 동안 재결정 열처리하는 단계(S150)를 수행한 후, 180℃, 12시간 동안 시효(aging) 열처리하는 단계(S160)를 수행하는 실시예3의 경우에서 경도값이 161.1Hv로 현저하게 증가함을 확인할 수 있다. Referring to Table 3 and FIG. 5, after performing the step (S150) of recrystallization heat treatment for 1 hour at 520°C, the step of performing the step (S160) of aging heat treatment for 12 hours at 180°C. In the case, it can be seen that the hardness value increases significantly to 161.1Hv.
이상에서는 본 발명의 실시예를 중심으로 설명하였지만, 당업자의 수준에서 다양한 변경이나 변형을 가할 수 있다. 이러한 변경과 변형이 본 발명의 범위를 벗어나지 않는 한 본 발명에 속한다고 할 수 있다. 따라서 본 발명의 권리범위는 이하에 기재되는 청구범위에 의해 판단되어야 할 것이다.In the above, the embodiments of the present invention have been described mainly, but various changes or modifications may be made at the level of those skilled in the art. These changes and modifications can be said to belong to the present invention as long as they do not depart from the scope of the present invention. Therefore, the scope of the present invention should be determined by the claims set forth below.
Claims (7)
항복강도는 370MPa 이상이고, 인장강도는 430MPa 이상이고, 연신율은 10% 이상인 것을 특징으로 하는,
알루미늄 합금.Silicon (Si): 0.5 to 2.0% by weight, magnesium (Mg): 0.5 to 2.0% by weight, copper (Cu): 2.0 to 4.0% by weight, zinc (Zn): 0.5 to 2.0% by weight and the rest of aluminum (Al) Consists of other inevitable impurities,
Yield strength is 370 MPa or more, tensile strength is 430 MPa or more, and elongation is 10% or more,
Aluminum alloy.
상기 알루미늄 합금의 최종 미세조직은 MgZn2 석출물, Mg2Si 석출물 및 Al2Cu 석출물을 모두 포함하는,
알루미늄 합금.The method of claim 1,
The final microstructure of the aluminum alloy includes all of MgZn 2 precipitates, Mg 2 Si precipitates and Al 2 Cu precipitates,
Aluminum alloy.
상기 MgZn2 석출물, Mg2Si 석출물 및 Al2Cu 석출물의 석출 비율은 1:1:1인 것을 특징으로 하는,
알루미늄 합금.The method of claim 2,
The precipitation ratio of the MgZn 2 precipitate, Mg 2 Si precipitate and Al 2 Cu precipitate is 1:1:1,
Aluminum alloy.
(b) 상기 주조로 구현된 합금을 균질화 열처리하는 단계;
(c) 상기 균질화 열처리된 합금을 열간 압연하는 단계;
(d) 상기 열간 압연된 합금을 냉간 압연하는 단계;
(e) 상기 냉간 압연된 합금을 재결정 열처리하는 단계; 및
(f) 상기 재결정 열처리된 합금을 시효(aging) 열처리하는 단계; 를 포함하는,
알루미늄 합금의 제조방법.(a) Silicon (Si): 0.5 to 2.0% by weight, magnesium (Mg): 0.5 to 2.0% by weight, copper (Cu): 2.0 to 4.0% by weight, zinc (Zn): 0.5 to 2.0% by weight and the remaining aluminum ( Casting a molten metal composed of Al) and other inevitable impurities (Twin Roll Casting);
(b) homogenizing heat treatment of the alloy implemented by the casting;
(c) hot rolling the homogenized heat-treated alloy;
(d) cold rolling the hot-rolled alloy;
(e) subjecting the cold-rolled alloy to recrystallization heat treatment; And
(f) subjecting the recrystallized heat-treated alloy to an aging heat treatment; Containing,
Manufacturing method of aluminum alloy.
상기 (a) 단계는 640 ~ 680℃에서 상기 용탕을 TRC(Twin Roll Casting) 주조하는 단계를 포함하고,
상기 (b) 단계는 상기 주조로 구현된 합금을 440 ~ 600℃에서 7 ~ 10시간 동안 균질화 열처리하는 단계를 포함하는,
알루미늄 합금의 제조방법.The method of claim 4,
The (a) step includes the step of casting the molten metal at 640 ~ 680 ℃ TRC (Twin Roll Casting),
The (b) step comprises the step of homogenizing heat treatment for 7 to 10 hours at 440 ~ 600 ℃ the alloy implemented by the casting,
Manufacturing method of aluminum alloy.
상기 (c) 단계는 상기 균질화 열처리된 합금을 380 ~ 440℃에서 10 ~ 30%의 압하율로 열간 압연하는 단계를 포함하고,
상기 (d) 단계는 상기 열간 압연된 합금을 10 ~ 20%의 압하율로 냉간 압연하는 단계를 포함하는,
알루미늄 합금의 제조방법.The method of claim 5,
The step (c) includes hot rolling the homogenized heat-treated alloy at a reduction ratio of 10 to 30% at 380 to 440°C,
The step (d) comprises the step of cold rolling the hot-rolled alloy at a reduction ratio of 10 to 20%,
Manufacturing method of aluminum alloy.
상기 (e) 단계는 상기 냉간 압연된 합금을 480 ~ 540℃에서 30 ~ 80분 동안 재결정 열처리하는 단계를 포함하고,
상기 (f) 단계는 상기 재결정 열처리된 합금을 160 ~ 200℃에서 10 ~ 18시간 동안 석출 열처리하는 단계를 포함하는,
알루미늄 합금의 제조방법.
The method of claim 6,
The (e) step includes recrystallization heat treatment of the cold-rolled alloy at 480 to 540°C for 30 to 80 minutes,
The step (f) comprises the step of precipitating the recrystallized heat-treated alloy at 160 to 200° C. for 10 to 18 hours,
Manufacturing method of aluminum alloy.
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| AMND | Amendment | ||
| E601 | Decision to refuse application | ||
| X091 | Application refused [patent] | ||
| AMND | Amendment | ||
| X701 | Decision to grant (after re-examination) | ||
| GRNT | Written decision to grant |