KR20220078525A - 알루미늄 합금재 - Google Patents

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KR20220078525A
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타다시 미노다
미츠히로 타마키
김진교
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Abstract

알루미늄 합금재는 7.0∼10.0%(질량%, 이하 동일)의 Mg, 0.1% 이하의 Ca를 함유하고, 잔부가 알루미늄 및 불가피한 불순물로 이루어지고, 인장 강도가 300 MPa 이상 500 MPa 미만, 파단 신율이 20% 이상이다.

Description

알루미늄 합금재
본 발명은 강도의 이방성을 억제한 고강도 알루미늄 합금재에 관한 것이다.
최근, 예를 들면 전기 기기 케이스 등의 각종 제품에서, 고강도화 및 경량화를 실현하기 위해 알루미늄 합금재의 이용이 요구되고 있다. 강도가 보다 높은 알루미늄 합금재를 이용함으로써, 제품의 강도는 종래와 동등하게 유지하면서 알루미늄 합금재의 사용량을 저감할 수 있어 제품을 경량화할 수 있다.
여기에서, 고강도 알루미늄 합금으로는, 예를 들면 6000계 합금, 7000계 합금 등이 일반적이다. 그러나, 이들 합금은 열처리형 합금으로, 열처리형 합금에는 용체화 및 시효 열처리 공정이 필요하기 때문에 생산 효율이 낮다는 과제가 있다. 또한, 7000계 합금은 Zn 및 Cu를 많이 포함하기 때문에, 사용 환경에 따라서는 부식이 발생하기 쉽다는 과제가 있다.
이와 같은 관점에서 비열처리형 알루미늄 합금이 사용되는 경우가 있다. 비열처리형 알루미늄 합금으로는, 가장 높은 강도를 갖는 종류인 5000계 합금이 대표적이다. 5000계 합금은 일반적으로 내식성이 뛰어나고, 용체화 및 시효 열처리가 불필요하기 때문에 생산 효율이 높다. 또한, 5000계 합금에 첨가 원소를 증가시킴으로써 6000계 합금 이상의 강도를 달성할 수 있다. 이로부터, 주요 첨가 원소인 Mg를 5 중량% 이상 함유하는 5000계 알루미늄 합금재가 제안되어 있다(특허 문헌 1∼3 참조).
특허 문헌 1: 일본 특허공개 2007-186747호 공보 특허 문헌 2: 일본 특허공개 2001-98338호 공보 특허 문헌 3: 일본 특허공개 평7-197170호 공보
상기 특허 문헌 1∼3에 기재된 알루미늄 합금재에서는, 고강도화를 위해 Mg의 함유량을 5 중량% 이상으로 증가시키고 있다. 그러나, 알루미늄 합금재에서의 강도의 이방성에 대해서는 전혀 고려하고 있지 않다.
알루미늄 합금재에서는 강도의 이방성이 강한 경우, 최종 제품에서 특정 방향의 강성이 낮아져 신뢰성이 저하될 우려가 있다. 또한, 성형 등의 제품 제조 프로세스에서 치수 정밀도 등에 불량이 생길 우려가 있다. 특히, 어닐링된 알루미늄 합금재(O재)에서는 높은 성형성이 요구되기 때문에, 강도의 이방성이 강하면 성형 프로세스에서 균열이 발생할 우려가 있다는 과제가 있다.
본 발명의 일 형태는 전술한 과제를 해결하기 위해서 이루어진 것으로서, 그 목적은 금속 조직을 제어함으로써 높은 강도를 확보하면서 강도의 이방성을 억제한 알루미늄 합금재를 제공하는 것에 있다.
상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 일 형태에 따른 알루미늄 합금재는 7.0∼10.0%(질량%, 이하 동일)의 Mg, 0.1% 이하의 Ca를 함유하고, 잔부가 알루미늄 및 불가피한 불순물로 이루어지는 알루미늄 합금재이며, 인장 강도가 300 MPa 이상 500 MPa 미만, 파단 신율이 20% 이상이다.
본 발명의 일 형태에 따르면, 높은 강도를 확보하면서 강도의 이방성을 억제한 알루미늄 합금재를 제조할 수 있다.
도 1은 본 실시 형태에 따른 알루미늄 합금재의 인장 강도 측정 방향을 나타낸 도면이다.
본 발명자들은, Mg(마그네슘)를 많이 함유하는 고강도 알루미늄 합금재에 있어서, 강도의 이방성을 억제할 수 있는 합금 조성과 금속 조직에 대해 예의 조사 연구했다. 그 결과, 합금 조성과 제조 프로세스를 조정해 적절한 금속 조직을 제어함으로써 강도의 이방성을 억제할 수 있다는 것을 알아냈다.
이하, 본 발명의 실시 형태에 따른 알루미늄 합금재에 대해 상세히 설명한다. 한편, 본 실시 형태에 있어서, 알루미늄 합금재는 가전제품, 건축물, 구조물, 수송 기기 등의 강도 및 강도의 등방성이 요구되는 부재에 이용되는 것이다. 또한, 이하의 설명에서는 단위의 기재와 관련하여 '질량%'를 단순히 '%'로 생략해 기재한다.
(알루미늄 합금에 반드시 함유시키는 원소)
[Mg]
Mg(마그네슘)는 주로 고용원소로서 존재하고, 강도를 향상시키는 효과를 갖는다. 알루미늄 합금 중의 Mg 함유량을 7.0% 이상으로 함으로써, 강도 향상의 효과를 충분히 얻을 수 있다.
그러나, 알루미늄 합금 중의 Mg의 함유량이 10.0%를 넘으면, 열간 압연시에 균열이 발생해 제조가 힘들어질 우려가 있다. 이로부터, 알루미늄 합금 중의 Mg 함유량은 7.5% 이상 9.0% 이하의 범위가 바람직하고, 7.5% 이상 8.5% 이하의 범위가 보다 바람직하다.
[Ca]
Ca(칼슘)는 주로 화합물로서 알루미늄 합금 중에 존재하고, 미량으로도 열간 가공 중의 균열을 일으켜 가공성을 저하시킬 우려가 있다. 알루미늄 합금 중의 Ca의 함유량이 0.1% 이하이면, 열간 가공 중의 균열을 억제할 수 있다. 알루미늄 합금 중의 Ca의 함유량은 0.05% 이하로 하는 것이 보다 바람직하다.
(알루미늄 합금에 선택적으로 함유시키는 원소)
[Si]
Si(실리콘)는 주로 제2상 입자(예를 들면, 단체(單體) Si, Al-Si-Fe-Mn계 화합물)를 생성하고, 재결정핵 생성 사이트로서 작용함으로써 결정립을 미세화하는 효과를 갖는다. 알루미늄 합금 중의 Si의 함유량을 0.02% 이상으로 함으로써, 결정립을 미세하게 하는 효과를 양호하게 얻을 수 있다.
그러나, 알루미늄 합금 중의 Si의 함유량이 0.3%를 넘으면, 조대(粗大)한 제2상 입자가 다수 생성되어 제조되는 알루미늄 합금재의 파단 신율이 저하될 우려가 있다. 이로부터, 알루미늄 합금 중의 Si의 함유량은 0.02% 이상 0.2% 이하의 범위가 바람직하고, 0.02% 이상 0.15% 이하의 범위가 보다 바람직하다.
[Fe]
Fe(철)는 주로 제2상 입자(Al-Fe계 화합물 등)로서 존재하고, 재결정핵 생성 사이트로서 작용함으로써 결정립을 미세화하는 효과를 갖는다. 알루미늄 합금 중의 Fe의 함유량을 0.02% 이상으로 함으로써, 결정립을 미세하게 하는 효과를 얻을 수 있다.
그러나, 알루미늄 합금 중의 Fe의 함유량이 0.5%를 넘으면, 조대한 제2상 입자가 다수 생성되어 제조되는 알루미늄 합금재의 파단 신율이 저하될 우려가 있다. 이로부터, 알루미늄 합금 중의 Fe의 함유량은 0.02% 이상 0.25% 이하의 범위가 바람직하고, 0.02% 이상 0.2% 이하의 범위가 보다 바람직하다.
[Cu]
Cu(동)는 주로 고용원소로서 존재하고, 강도를 향상시키는 효과를 갖는다. 알루미늄 합금 중의 Cu의 함유량을 0.05% 이상으로 함으로써, 강도 향상의 효과를 충분히 얻을 수 있다.
그러나, 알루미늄 합금 중의 Cu의 함유량이 1.0%를 넘으면, 열간 압연시에 균열이 발생해 제조가 힘들어질 우려가 있다. 이로부터, 알루미늄 합금 중의 Cu의 함유량은 0.05 이상 0.5% 이하의 범위가 바람직하고, 0.10% 이상 0.3% 이하의 범위가 보다 바람직하다.
[Mn]
Mn(망간)은 주로 제2상 입자(Al-Mn계 화합물)로서 존재하고, 재결정핵 생성 사이트로서 작용함으로써 결정립을 미세화하는 효과를 갖는다. 구체적으로는, 알루미늄 합금 중의 Mn의 함유량을 0.05% 이상으로 함으로써, 결정립을 미세하게 하는 효과를 충분히 얻을 수 있다.
그러나, 알루미늄 합금 중의 Mn의 함유량이 1.0%를 넘으면, 조대한 제2상 입자가 다수 생성되어 제조되는 알루미늄 합금재의 파단 신율이 저하될 우려가 있다. 이로부터, 알루미늄 합금 중의 Mn의 함유량은 0.1% 이상 0.5% 이하의 범위가 바람직하고, 0.15% 이상 0.3% 이하의 범위가 보다 바람직하다.
[Cr, V, Zr]
Cr(크롬), V(바나듐), Zr(지르코늄)은 주로 제2상 입자(Al-Fe-Mn계 화합물, Al-Cr계 화합물, Al-V계 화합물, Al-Zr계 화합물 등)로서 존재하고, 재결정핵 생성 사이트로서 작용함으로써 결정립을 미세화하는 효과를 갖는다. 구체적으로는, 알루미늄 합금 중의 Cr, V의 함유량을 0.05% 이상으로 하거나 또는 Zr의 함유량을 0.02% 이상으로 함으로써, 결정립을 미세하게 하는 효과를 충분히 얻을 수 있다.
그러나, 알루미늄 합금 중의 Cr, V의 함유량이 0.3%를 넘거나 또는 Zr의 함유량이 0.2%를 넘으면, 조대한 제2상 입자가 다수 생성되어 제조되는 알루미늄 합금재의 파단 신율이 저하될 우려가 있다.
이로부터, 알루미늄 합금 중의 Cr, V의 함유량은 0.2% 이하인 것이 바람직하다. 또한, 알루미늄 합금 중의 Zr의 함유량은 0.1%인 것이 바람직하다.
한편, 알루미늄 합금 중의 Cr, V, Zr의 함유량은 상기의 범위로 한정되지 않고, 알루미늄 합금 중에 Cr, V, Zr 중 적어도 하나가 함유되어 있으면 된다.
[Ti]
Ti(티타늄)는 주조시에 형성되는 응고 알루미늄상의 성장을 억제하고, 주조 조직을 미세화함으로써 주조시의 균열 등의 문제를 억제하는 효과를 갖는다. 그러나, 알루미늄 합금 중의 Ti의 함유량이 너무 많으면 제2상 입자가 조대화되어, 제조되는 알루미늄 합금재의 파단 신율을 저하시킬 우려가 있다.
이로부터, 알루미늄 합금 중의 Ti의 함유량을 0.2% 이하로 함으로써, 제조되는 알루미늄 합금재의 파단 신율 저하를 억제할 수 있다. 알루미늄 합금 중의 Ti의 함유량은 0.1% 이하로 하는 것이 보다 바람직하다. 한편, 전술한 각 원소 외에는, 기본적으로 Al 및 불가피한 불순물이라고 할 수 있다.
(인장 강도 및 파단 신율)
본 실시 형태에서는, 전술한 조성으로 구성되는 알루미늄 합금에 대해 후술하는 제조 처리를 실시함으로써, 인장 강도가 300 MPa 이상 500 MPa 미만이고, 파단 신율이 20% 이상인 알루미늄 합금재(H재)를 제작할 수 있다. 이에 따라, 인장 강도가 300 MPa를 밑돌아 최종 제품의 강도가 부족해지는 것을 방지할 수 있다. 또한, 파단 신율이 20%를 밑돌아 최종 제품의 가공시에 균열 등의 문제가 발생하는 것을 방지할 수 있다.
한편, 알루미늄 합금재의 인장 강도는 350 MPa 이상인 것이 보다 바람직하다. 또한, 알루미늄 합금재의 파단 신율은 25% 이상인 것이 보다 바람직하다.
(강도의 이방성)
도 1에 나타낸 바와 같이, 본 실시 형태의 알루미늄 합금재(1)는 한 쌍의 롤(2)에 의한 최종 압연시의 압연 방향(최종 가공 방향)과 판의 폭 방향이 이루는 평면에 있어서, 압연 방향으로부터 판의 폭 방향으로 0° 방향, 압연 방향으로부터 판의 폭 방향으로 45° 방향, 압연 방향으로부터 판의 폭 방향으로 90° 방향(판의 폭 방향)의 인장 강도의 표준 편차가 10[MPa] 이하가 되도록 설정되어 있다. 이것은, 인장 강도의 표준 편차가 10[MPa]을 넘으면, 강도의 이방성이 너무 높아 최종 제품의 특정 방향의 강도가 낮아져 신뢰성이 저하될 우려가 있다는 점을 고려하고 있다. 여기에서, 인장 강도의 표준 편차는 후술하는 식 (1)에 의해 산출된다.
알루미늄 합금재(1)의 인장 강도의 표준 편차는 5[MPa] 이하가 바람직하고, 3[MPa] 이하가 보다 바람직하다.
(집합 조직)
본 실시 형태의 알루미늄 합금재에서는, 결정 방위 분포 함수(ODF: Crystallite Orientation Distribution Function)를 이용해 산출되는 {013}<100> 및 {011}<100>의 방위 밀도가 5 이하(예를 들면, 1 정도)가 되도록 설정되어 있다. 이것은, {013}<100> 및 {011}<100>의 방위 밀도가 5를 넘으면, 강도의 이방성이 현저해져 최종 제품의 특정 방향 강도가 저하될 우려가 있다는 점을 고려하고 있다.
또한, 본 실시 형태의 알루미늄 합금재에서는, {123}<634> 및 {001}<100>의 방위 밀도가 5 이하가 되도록 설정되어 있다. 이것은, {123}<634> 및 {001}<100>의 방위 밀도가 5를 넘으면, 강도의 이방성이 현저해질 우려가 있는 점을 고려하고 있다.
여기에서, 결정 방위 분포 함수(ODF)를 이용한 방위 밀도의 산출 방법에 대해 자세히 설명한다. 본 실시 형태에서는, 제조된 알루미늄 합금재에 대해, 결정 방위 분포 함수(ODF)를 이용한 삼차원 방위 해석법(경금속 학회지, 1992년, 제42권, 제6호, 358페이지∼367페이지 참조)을 사용해 방위 밀도를 산출하고 있다. 우선, 알루미늄 합금재의 가공 방향(압연 방향)과 수직인 단면을 X선 회절법으로 측정한다. 이 때, 경사각 15도∼90도의 범위에서, Schulz에 의한 반사법(경금속 학회지, 1983년, 제33권, 제4호, 230페이지∼239페이지 참조)을 이용해 (111)면, (220)면, (200)면의 불완전 극점도를 측정한다. 다음으로, 급수 전개를 행해 결정 방위 분포 함수(ODF)를 구한다. 이에 따라, 각 방위의 방위 밀도는 랜덤한 집합 조직을 갖는 표준 시료의 방위 밀도에 대한 비로서 산출된다.
(알루미늄 합금재의 제조 방법)
다음으로, 본 실시 형태에 따른 알루미늄 합금재의 제조 방법에 대해 설명한다. 본 실시 형태의 알루미늄 합금재의 제조는, 주조 공정, 균질화 공정, 열간 압연 공정, 냉간 압연 공정 및 어닐링 공정의 순서로 행해진다. 이 제조 공정은 일례이며, 이것으로 한정되지 않는다.
우선, 주조 공정에서는, 예를 들면 DC(Direct Chill) 주조법, Hot-top법 등의 반연속 주조법으로 슬래브를 주조한다. 주조 공정시에는, 조대한 제2상 입자가 형성되는 것을 방지하기 위해, 주조 속도가 20 ㎜/분∼100 ㎜/분인 것이 바람직하다.
주조 공정이 완료되면, 균질화 공정이 행해진다. 처리 온도는 400℃ 이상 490℃ 이하로 설정한다. 이는, 처리 온도가 400℃ 이하이면, 균질화가 충분히 이루어지지 않을 우려가 있기 때문이다. 또한, 처리 온도가 490℃를 넘으면, 재고용되지 않고 잔존한 Al-Mg계 화합물이 용해되어, 열간 압연시에 균열 등의 문제가 생길 우려가 있기 때문이다. 또한, 제2상 입자의 조대화가 과도하게 진행되어, 이후의 재결정 과정에서 특정 방위의 결정립이 우선적으로 성장하기 쉬워져, 강도의 이방성 특성이 저하될 우려가 있다.
본 실시 형태의 균질화 공정에서는, 2 단계의 균질화 처리를 실시해도 된다. 그 경우에는 첫번째 단계의 처리 온도를 400℃ 이상 450℃ 이하로 설정한다. 이는 첫번째 단계의 처리 온도가 400℃ 이하이면, 균질화가 충분히 이루어지지 않을 우려가 있기 때문이다. 또한, 첫번째 단계의 처리 온도가 450℃를 넘으면, 재고용되지 않고 잔존한 Al-Mg계 화합물이 용해되어, 열간 압연시에 균열 등의 문제가 생길 우려가 있기 때문이다.
또한, 첫번째 단계의 처리 시간은 5시간 이상 20시간 이하의 범위 내로 설정한다. 이는, 첫번째 단계의 처리 시간이 5시간 미만이면, 균질화가 충분히 이루어지지 않기 때문이다. 또한, 첫번째 단계의 처리 시간이 20시간을 넘으면, 생산성이 저하되기 때문이다. 전술한 바와 같이 처리 온도 및 처리 시간을 적절히 설정해 첫번째 단계의 균질화 처리를 실시함으로써, Al-Mg계 화합물이 고용되고, 더 고온에서 균질화할 수 있다.
계속해서, 두번째 단계의 처리 온도는 450℃ 이상 490℃ 이하로 설정한다. 이는 두번째 단계의 처리 온도가 450℃ 미만이면 균질화가 충분히 이루어지지 않기 때문이다. 또한, 두번째 단계의 처리 온도가 490℃를 넘으면, 표면의 Mg의 산화가 진행됨으로써 표층의 Mg 농도가 저하될 우려가 있기 때문이다.
또한, 두번째 단계의 처리 시간은 5시간 이상 20시간 이하의 범위내로 설정한다. 이는, 두번째 단계의 처리 시간이 5시간 미만이면, 균질화가 충분히 이루어지지 않기 때문이다. 또한, 두번째 단계의 처리 시간이 20시간을 넘으면, 제2상 입자의 조대화가 과도하게 진행되어, 이후의 재결정 과정에서 특정 방위의 결정립이 우선적으로 성장하기 쉬워져 강도의 이방성 특성이 저하될 우려가 있다.
다음으로, 열간 압연 공정이 행해진다. 열간 압연 공정에서는, 열간 압연의 개시 온도를 350℃ 이상 480℃ 이하의 범위 내로 설정하는 것으로 한다. 이는, 열간 압연의 처리 온도가 350℃ 미만이면, 변형 저항이 너무 높아 압연이 곤란해질 우려가 있기 때문이다. 또한, 열간 압연의 처리 온도가 480℃를 넘으면, 재료가 부분적으로 용융됨으로써 균열이 발생할 우려가 있기 때문이다. 한편, 균질화 공정을 생략하고, 열간 압연 공정을 실시해도 무방하다.
계속해서, 열간 압연 공정이 완료되면, 냉간 압연 공정이 행해진다. 냉간 압연 공정에서는, 열간 압연 공정 완료시의 판두께로부터 냉간 압연 공정 완료시의 판두께까지의 가공도(가공 전의 판두께에 대한 가공 후의 판두께의 비율)가 50% 이상이 되도록 냉간 압연을 실시한다. 가공도는 50% 이상이면 되고, 적절히 변경 가능하다.
한편, 냉간 압연 공정의 전 또는 도중에 중간 어닐링을 실시해도 된다. 이 경우에도, 중간 어닐링 완료시의 판두께로부터 냉간 압연 완료시의 판두께까지의 가공도를 50% 이상이 되도록 냉간 압연을 실시한다. 중간 어닐링의 처리 온도는 300℃ 이상 400℃ 이하의 범위 내로 하는 것이 바람직하다. 또한, 중간 어닐링의 유지 시간은 1시간 이상 10시간 이하의 범위 내로 하는 것이 바람직하다. 이는, 고온에서 장시간의 중간 어닐링을 실시하면, 표면의 산화가 진행되어 외관 품질이 저하될 우려가 있기 때문이다.
그리고, 냉간 가공 공정 종료 후에는 최종 어닐링 공정을 실시한다. 이 때, 어닐링 온도를 300℃ 이상 400℃ 이하, 유지 시간을 1시간 이상 5시간 이하로 하는 것이 바람직하다. 처리 온도가 300℃를 밑돌면, 어닐링 효과가 불충분해질 우려가 있다. 처리 온도가 400℃를 넘으면, 표면의 산화가 진행되어 외관 품질이 저하될 우려가 있다.
이상 설명한 본 실시 형태에서의 알루미늄 합금재에 의하면, 알루미늄 합금의 조성 및 제조 프로세스를 조정해 금속 조직을 적절히 제어함으로써, 고강도이면서 강도의 이방성의 억제된 알루미늄 합금재를 제조할 수 있다. 이에 따라, 알루미늄 합금재의 제조성 향상 및 최종 제품의 신뢰성 향상을 도모할 수 있다.
《실시예》
이하, 본 실시 형태의 실시예 1에 대해, 표 1 및 표 2를 참조해 설명한다.
(알루미늄 합금의 조성)
실시예 1에서 이용한 알루미늄 합금의 조성을 표 1에 나타낸다.
Figure pct00001
표 1에 나타낸 바와 같이, 실시예 1의 알루미늄 합금의 조성은 조성이 규정 범위 내로 되어 있다. 여기에서 규정 범위란, Mg가 7.0∼10.0%, Ca가 0.1% 이하인 범위이다.
(제조 방법)
표 1에 나타낸 조성으로 구성된 알루미늄 합금을 용해해 DC 주조한 후, 균질화 공정, 열간 압연 공정, 냉간 압연 공정, 및 최종 어닐링 공정을 실시한다. 그리고, 냉간 압연 공정 완료 후의 판두께가 1.0㎜인 알루미늄 합금재로 만든다.
실시예 1에서는, 열간 압연 공정 전의 균질화 공정시에 465℃에서 12시간의 가열을 실시한다. 냉간 압연 공정에서는, 열간 압연 완료시의 판두께로부터 냉간 압연 완료시의 판두께까지의 가공도를 80%로 한다. 최종 어닐링 공정에서는 360℃에서 2시간의 가열을 실시한다.
(알루미늄 합금재의 특성)
표 1에 나타낸 조성으로 구성된 실시예 1의 알루미늄 합금에 대해, 상기 처리를 실시해 제조된 알루미늄 합금재의 강도 특성, 강도의 이방성 및 제조성을 표 2에 정리했다.
Figure pct00002
(인장 강도 및 파단 신율)
표 2에 나타낸 바와 같이, 실시예 1에서 제조된 알루미늄 합금재는 인장 강도 및 파단 신율이 규정 범위 내이다. 즉, 실시예 1에서 제조된 알루미늄 합금재는 인장 강도가 300 MPa 이상, 파단 신율이 20% 이상이다.
한편, 제조한 알루미늄 합금재의 인장 강도 및 파단 신율은, JIS 규격 Z-2241-2011에 따라 측정한다. 도 1에 나타낸 바와 같이, 제조한 알루미늄 합금재(1)의 인장 강도 및 파단 신율은 한 쌍의 롤(2)에 의한 압연 방향(최종 가공 방향)과 판의 폭 방향이 이루는 평면 내에서, 압연 방향인 0° 방향, 압연 방향으로부터 판의 폭 방향으로 상기 0° 방향과 45°를 이루는 45° 방향, 및 압연 방향으로부터 판의 폭 방향으로 상기 0° 방향과 90°를 이루는 90° 방향의 인장 강도와 파단 신율을 측정해 평균치로 정의한다.
(강도의 이방성)
강도의 이방성은, 압연 방향(최종 가공 방향)과 판의 폭 방향이 이루는 평면 내에서, 압연 방향인 0° 방향, 압연 방향으로부터 판의 폭 방향으로 상기 0° 방향과 45°를 이루는 45° 방향, 및 압연 방향으로부터 판의 폭 방향으로 상기 0° 방향과 90°를 이루는 90° 방향의 인장 강도를 측정해, 이하에 나타내는 식 (1)을 이용해 산출한 표준 편차[MPa]로 정의한다.
Figure pct00003
여기에서, TSi[MPa]는 각 방향의 인장 강도이다. TS[MPa]는 각 방향의 인장 강도의 평균치이다. n은 인장 강도의 데이터 총수이다.
(집합 조직)
실시예 1의 알루미늄 합금재에 대해, 전술한 결정 방위 분포 함수(ODF)를 이용한 삼차원 방위 해석법을 사용해 방위 밀도를 산출한다. 구체적으로는, 제조한 알루미늄 합금재의 일부에 대해, 알루미늄 합금재의 가공 방향(압연 방향)에 수직인 단면을 X선 회절법으로 측정한다. 이 때, 경사각 15°∼90°의 범위에서, 전술한 Schulz의 반사법에 의해, (111)면, (220)면, (200)면의 불완전 극점도를 측정한 후, 급수 전개를 실시해 결정 방위 분포 함수(ODF)를 구한다.
이에 따라 얻어진 각 방위의 방위 밀도는, 랜덤한 집합 조직을 갖는 표준 시료의 방위 밀도에 대한 비로서 산출한다. 표 2에는, {013}<100> 및 {011}<100> 방위 밀도가 5 이하인 것을 '○'로, 5를 초과하는 것을 '×'로 하는 평가 결과를 나타낸다. 또한, {123}<634> 및 {001}<100> 방위 밀도가 5 이하인 것을 '○'로 나타내고, 5를 초과하는 것을 '×'로 나타낸다.
표 2에 나타낸 바와 같이, 실시예 1에서는 양호하게 강도의 이방성이 억제된 것을 알 수 있다. 또한, 실시예 1은 제조성에 문제가 없는 결과를 나타낸다.
(비교예)
상기 실시예 1에 대한 비교예로서 표 3에 나타내는 조성을 갖는 비교예 1∼비교예 4의 알루미늄 합금에, 실시예 1과 같은 처리를 실시하여 제조된 알루미늄 합금재의 특성을 표 4에 정리한다. 단, 비교예 1∼2에서는 균질화 처리시에 500℃, 8시간의 처리를 실시했다.
Figure pct00004
Figure pct00005
비교예 1에서는, Mg가 너무 적기 때문에, 제조된 알루미늄 합금재의 인장 강도가 규정 범위를 밑돌아 양호한 기계적 특성을 얻을 수 없다. 또한, 균질화 처리 온도가 너무 높기 때문에, 강도 이방성이 규정 범위를 상회해 양호한 기계적 성질을 얻을 수 없다.
비교예 2에서는, Mg가 너무 적기 때문에, 제조된 알루미늄 합금재의 인장 강도가 규정 범위를 밑돌아 양호한 기계적 특성을 얻을 수 없다. 또한, 균질화 처리 온도가 너무 높기 때문에, 강도 이방성이 규정 범위를 상회해 양호한 기계적 성질을 얻을 수 없다.
비교예 3에서는, Mg의 함유량이 너무 많기 때문에, 열간 압연시에 균열이 발생해 압연이 힘들어져 제조가 불가능하다.
비교예 4에서는, Ca의 함유량이 너무 많기 때문에, 열간 압연시에 균열이 발생해 압연이 힘들어져 제조가 불가능하다.
한편, 본 발명은 전술한 실시 형태 및 실시예로 한정되는 것이 아니라, 청구범위에 나타낸 범위에서 여러 가지 변경이 가능하고, 다른 실시 형태에 각각 개시된 기술적 수단을 적절하게 조합해 얻어지는 실시 형태에 대해서도 본 발명의 기술적 범위에 포함된다.
본 발명의 일 형태에 따른 알루미늄 합금재는, 7.0∼10.0%(질량%, 이하 동일)의 Mg, 0.1% 이하의 Ca를 함유하고, 잔부가 알루미늄 및 불가피한 불순물로 이루어지는 알루미늄 합금재로서, 인장 강도가 300 MPa 이상 500 MPa 미만, 파단 신율이 20% 이상이다.
상기 알루미늄 합금재는, 0.05∼1.0%의 Mn을 함유하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 알루미늄 합금재는, 상기 알루미늄 합금재의 최종 가공 방향과 판의 폭 방향이 이루는 평면 내에서, 상기 최종 가공 방향인 0° 방향, 상기 최종 가공 방향으로부터 상기 판의 폭 방향으로 상기 0° 방향과 45°를 이루는 45° 방향, 및 상기 최종 가공 방향으로부터 상기 판의 폭 방향으로 상기 0° 방향과 90°를 이루는 90° 방향의 인장 강도의 표준 편차가 10 이하인 것이 바람직하다.
상기 알루미늄 합금재는, 결정 방위 분포 함수(ODF)를 이용해 산출되는 {013}<100> 및 {011}<100>의 방위 밀도가 5 이하인 것이 바람직하다.
상기 알루미늄 합금재는, 결정 방위 분포 함수(ODF)를 이용해 산출되는 {123}<634> 및 {001}<100>의 방위 밀도가 5 이하인 것이 바람직하다.
1: 알루미늄 합금재
2: 롤

Claims (5)

  1. 7.0∼10.0%(질량%, 이하 동일)의 Mg, 0.1% 이하의 Ca를 함유하고,
    잔부가 알루미늄 및 불가피한 불순물로 이루어지는 알루미늄 합금재로서,
    인장 강도가 300 MPa 이상 500 MPa 미만, 파단 신율이 20% 이상인 것을 특징으로 하는 알루미늄 합금재.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 알루미늄 합금재는, 0.05∼1.0%의 Mn을 함유하는 것을 특징으로 하는 알루미늄 합금재.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 알루미늄 합금재는, 상기 알루미늄 합금재의 최종 가공 방향과 판의 폭 방향이 이루는 평면 내에서, 상기 최종 가공 방향인 0° 방향, 상기 최종 가공 방향으로부터 상기 판의 폭 방향으로 상기 0° 방향과 45°를 이루는 45° 방향, 및 상기 최종 가공 방향으로부터 상기 판의 폭 방향으로 상기 0° 방향과 90°를 이루는 90° 방향의 인장 강도의 표준 편차가 10 이하인 것을 특징으로 하는 알루미늄 합금재.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 알루미늄 합금재는, 결정 방위 분포 함수(ODF)를 이용해 산출되는 {013}<100> 및 {011}<100>의 방위 밀도가 5 이하인 것을 특징으로 하는 알루미늄 합금재.
  5. 제3항 또는 제4항에 있어서,
    상기 알루미늄 합금재는, 결정 방위 분포 함수(ODF)를 이용해 산출되는 {123}<634> 및 {001}<100>의 방위 밀도가 5 이하인 것을 특징으로 하는 알루미늄 합금재.
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