KR850001234B1 - 내식성이 우수한 항공기 스트링거 소재(o-재)의 제조법 - Google Patents

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Description

내식성이 우수한 항공기 스트링거 소재(O-재)의 제조법

제1도는 항공기 동체 내부의 일부사시도.

제2도, 제3도, 제4도는 스트링거의 단면형상의 예.

제5도는 스트링거소재의 냉간 가공상태를 표시하는 사시도.

제6도는 가공도와 결정입경과의 관계의 일예를 표시하는 설명도.

제7도는 크래드되지 않은 소재(O-재)의 인장강도와 크래드되지 않은 W-재의 결정입자와 재가열 온도와의 관계를 표시하는 그래프.

제8도는 크래드 O-재의 인장강도와 크래드 W-재의 결정입경과 재가열온도와의 관계를 표시하는 그래프이다.

본 발명은 내식성이 우수한 항공기의 스트링거(stringer)용 소재의 제조방법에 관한 것이다.

본 발명에 있어서의 스트링거라 하는 것은 제1도에 표시된 바와 같이 항공기의 동체(1)의 내부에 사용되는 길이방향 및 원주방향의 보강재(2)(스트링거) 및 (3)(스트링거후렘)을 말하는 것으로 그 단면형상은 제2도, 제3도, 제4도에서 표시된 것 등이 대표적이다.

항공기 스트링거용 재료로서는 AA7075합금이 주로 사용되며 이 합금은 내식성에서 문제되는 경우가 있으므로 AA7075 합금을 심재로 하여 AA7072 합금을 피재로 한 내식성이 우수한 AA7075 합금 크래드재(clad재)를 사용하기도 한다.

이 AA7075 합금 크래드재 스트링거의 종래법에 의한 대표적 제조방법은 다음과 같은 방법이다.

AA7075 합금 잉고트를 약 460℃에서 약 16-24시간의 균질화 열처리를 하고 약 400℃에서 4-8mm 정도로 열간압연하여 AA7075 합금을 균질 열처리후 이를 심재로 하여 AA7075 합금을 피재로 하여 약 400℃에서 4-8mm 정도로 열간 크래도 압연하여 약 410℃에서 약 1시간 동안 중간 소둔 후 30℃/hr를 초과하지 않은 내가속도로 로내에서 냉각하고 약 2-4mm 두께의 판으로 냉간압연한 후 8-12시간의 승온시간으로 약 410℃로 승온시켜 약 1-2시간 동안 이 온도에서 소둔(연화)하고 약 30℃/hr의 냉각속도로 약 230℃로 냉각하고 이 온도에서 6시간 동안 유지 후 공냉하여 스트링거용 소재로 하며 이 스트링거용 소재는 다시 최대가공도 90% 범위로 테이퍼 압연으로 냉간압연하고 용체화처리하여 스트링거용 재료를 제조하였던 것이다.

일반적으로 앞서 말한 일차소재를 O-재(O-Material) 2차 소재를 W-재(W-Material)라고 하며, 따라서 이후 전자를 O-재, 후자를 W-재라고 한다.

상기한 테이퍼압연, 냉간압연가공은 예를 들어 제5도에 표시된 형태로, 즉 길이방향에서 압연가공도를 변화시켜 가공도 제로(Zero)의 부분 A, 비교적 저 가공도의 부분 B, 중 가공도의 부분 C, 고 가공도의 부분 D 등을 가지는 형태로 가공한다.

이것은 강도를 요지하지 않는 부분의 두께를 엷게 하므로서 항공기 전체의 중량을 경감하기 위한 것이다.

이와 같이 제조된 스트링거용 재료를 섹숀압연 성형에 의하여, 예로서 제2도, 제3도, 제4도에 표시한 모자형, Z형, J형 등으로 성형하여 T6소둔 처리하고 필요한면 케미칼밀링(chemical milling)하여 항공기 스트링거와 스트링거 후렘재로 제공된다. 그러나 상기한 공정에 의하여 스트링거를 제조할 때는 다음과 같은 점이 문제로 된다.

즉, 종래법에 의하여 스트링거 소재로서 제조된 AA7075 합금 O-재는 결정입경이 150-250㎛정도로 조대하며, 이 소재를 10-30% 정도의 가공도가 낮은 냉간가공후에 용체화처리를 행하는 경우에는 결정입자가 자라서 소재보다도 일층 조대화되며 약 20%의 가공도의 부분이 경험상 가장 조대화된다.

물론 이와 같은 소재를 사용하는 경우에도 50% 이상의 냉간가공을 행한 후 용체화처리를 행하여 결정입이 50㎛ 정도의 미세결정입을 얻을 수 있으나, 하나의 스트링거내에는 냉간공도 0-90%까지의 여러 가지 가공도의 부분이 존재하기 때문에 스트링거의 약 10m의 전체 길이에 걸쳐 결정입을 100㎛ 이하로 하기에는 지극히 곤란하다. 제6도는 기존 스트링거 소재를 여러가지 가공도로 냉간가공후에 용체화 처리한 경우의 가공도(상단)와 결정입경(하단)과의 관계의 1예를 표시한다.

가공도가 큰 D, F, G 등의 부분에서는 결정입자가 미세하나 가공도가 작은 A, B, C, E 등의 부분에서는 결정입자는 대단히 크다.

A, B, C, E 등의 결정입경이 100㎛ 이상의 부분에 대한 기계적 성질, 연신율, 파괴인성치 등이 저하함과 동시에 섹숀압연 성형시에 표면이 거칠어지나 균열이 발생하기 때문에 스트링거의 제조가 극히 어려울 뿐 아니라 그 기능도 저하된다. 또 결정입경이 100㎛ 이상으로 조대한 경우에는 케미칼밀링후의 표면이 거칠어 피로강도가 저하되는 문제가 있다.

더구나 재래의 AA7075 합금과 같은 Al-Zn-Mg-Cu 합금으로 제조된 스트링거재는 부식저항이 일반적으로 낮으며 따라서 부식저항성이 고도로 높은 것이 요구되었다.

본 발명은 항공기 스트링거 또는 스트링거후렘용 크래드재 또는 헌크래드재의 기계적 성질과 부식저항성을 향상시키고 그 제조방법을 개선하기 위한 것으로, 즉 최대 90%까지의 냉간가공후에 용체화처리를 행하여도 전체 길이에서 결정입경(크래드재에서는 심재)이 100㎛ 이하이고 내식성이 우수한 스트링거소재의 제조방법을 제공하는 것이다.

본 발명은 Zn 5.1-8.1%, Mg 1.8-3.4%, Cu 1.2-2.6%, Ti 0.20% 이하, 여기에 Cr 0.18-0.35% 또는 Zr 0.05-0.25%의 1종 또는 2종을 함유하고 잔부 Al와 불순물로 구성되는 조성을 가지는 합금 또는 이 합금을 심재로 하여 AA7072 합금을 피재로 한 양면 크래드재의 심재를 최대 90%까지 냉간 가공후에 용체화처리를 행하여도 결정입경이 100㎛ 이하의 내식성이 우수한 항공기용 스트링거 및 스트링거후뎀용 소재의 제조방법에 관한 것이다.

본 발명 스트링거용 재료의 합금성분의 한정이유를 이하 설명한다.

Zn……5.1% 미만의 경우에는 T6 처리후의 소재의 강도가 낮고, 8.1%를 초과시는 인성이 저하되거나 응력부식균열의 위험이 있다.

Mg……1.8% 미만의 경우는 T6 처리후의 소재의 강도가 낮고, 3.4%를 초과하면 연질재의 냉간가공성이 나쁘며, 또 T6 처리후의 소재의 인성이 저하된다.

Cu……1.2% 미만의 경우에는 T6 처리후의 소재의 강도가 낮고 2.6%를 초과하면 소재의 인성을 저하시킨다.

Ti……0.2% 이하의 첨가는 주조조직의 미세화 주조시의 주괴균열의 방지에 유효하다. 0.2%를 초과하면 거대한 금속간 화합물이 정출된다.

Cr……0.18% 미만의 경우에는 응력부식균열의 위험이 있고 0.35%를 초과하면 거대한 금속간 화합물을 정출하므로 좋지 않다.

Zr……0.05-0.25%의 첨가는 응력부식균열의 방지와 결정입의 미세화에 유효하나 0.05% 미만의 경우에는 그 효과가 적고 0.25%를 초과하면 거대한 금속간 화합물이 정출하므로 좋지 않다.

또 불순물 원소로서의 Fe, Si, Mn은 아래와 같이 규제할 필요가 있다.

Fe……Fe는 결정입 미세화에 효과각 있으나, 0.50%를 초과하면 합금중의 불용성 화합물의 양이 증가하므로 소재의 인성을 저하시킨다.

Si……Si는 결정입의 미세화에 효과가 있으나, 0.40%를 초과하면 합금중의 불용성 화합물의 량이 증가하기 때문에 소재의 인성을 저하시킨다.

Mn……Mn은 응력부식균열의 방지에 효과가 있으나, 0.7%를 촉과하면 소입성과 인성을 저하시킨다.

본 발명은 또한 본 발명에 의한 Al 합금을 사용한 언크레드(unclad) 항공기 스트링거소재(O-재)를 제조하기 위한 것으로 Al 합금과를 400-490℃의 온도에서 2-48시간 동안 균지리화하여 주첨가원소인 Zn, Mg 및 Cu 등을 충분히 고용시킴과 동시에 Cr, Zr를 미세한 금속간 화합물로 석출시킨다.

온도가 낮던가 시간이 짧아서 균질화처리가 불충분한 경우에는 Al 합금주괴의 열간가공서이 나쁘고 내용력부식 균열성이 저하하던가, 결정입이 조대화하게 된다. 또 균질화 처리온도가 490℃보다 높으면 공정용해가 일어나 좋지 않다. 따라서 균질화처리 온도는 490℃를 초과하지 않는 온도로 제한된다. 균질화처리후 열간압연은 350-470℃의 온도에서 개시하는 것이 바람직하다.

350℃ 미만인 경우는 변형저항이 크므로 압연가공성이 나빠지며 470℃를 초과시는 취화되어 가공균열이 생기게 되어 바람직하지 못하다. 열간압연후 필요에 따라 소둔한다.

소둔을 300-460℃의 온도에 유지 후 30℃/hr의 냉각속도로 약 260℃까지 냉각필요가 있다.

이 연화공정은 다음의 냉간압연의 가공도를 높이할 경우에 특히 필요하다.

냉간압연에서의 가공도는 20% 이상이 소망되며 가공도가 낮은 경우에는 스트링거소재의 결정입이 100㎛이상으로 조대화한다. 냉간압연한 재료는 320-500℃의 온도에 평균 승온속도가 11℃/min보다 큰 속도로 급속가열하므로서 연화가 행하여지며 이 공정은 고품질의 스트링거소재를 얻는데 특히 중요하다.

종래 AA7075 합금의 연화방법은 413-454℃로 가열하여 이 온도에서 2시간 유지하고 공기중에서 냉각하고 232℃로 제가열하여 이 온도에서 6시간 유지한 후 실온까지 냉각을 행하였다.

이 방법은 미국방성의 MIL-H6088E 균용규격중 5.2.7.2항으로 추천하는 방법이며 항공기용 7075 합금의 연화방법은 전부 이 방법에 준하여 행하여지고 있으며, 이 분야업계의 상식으로 되어 있다.

본 발명에 있어서의 전기한 연화방법은 이와 같은 이 분야업계의 상식을 깬 것이다.

가열온도가 500℃를 초과하면 재료가 용융되거나 결정입이 이상 성장하여 재결경정입이 현저히 조대화하므로 좋지 않다. 가열온도가 320℃보다 낮으면 재료가 완전 연화하여 재결정하지 아니하므로 스트링거 제조시 테이퍼 압연가공중 단계별 냉간가공(stepped cold working)공정에서 균열이 일어나는 문제가 있다.

결국 320-500℃의 온도에서 가열 연화하는 경우만이 100㎛이하의 미세한 결정을 가지는 스트링거소재를 제조할 수 있는 것이다.

상기 온도에의 승온속도에 대하여 평균 11℃/min보다 큰 속도로 급속가열을 행하는 것이 필수로 되며, 이 경우에는 가열속도상에 있어서의 Mg-Zn계 화합물의 석출이 적고 냉간압연에 의하여 도입된 전위조직(dislocation stucture)은 급속가열에 의한 연화를 행하므로서 균일 미세한 셀조직(cell atructure)으로 변화한다.

이와 같은 조직을 가지는 소재를 가공도가 작은 10-30%의 테이퍼 압연가공(tapper rolling working)을 행한 후에 용체화처리를 행한 경우에는 균일 미세한 셀조직을 핵으로 하여 재결정이 진행되므로 균일 미세한 재경정임을 얻을 수 있다.

반대로 승온속도가 평균 11℃/min 이하의 경우에는 소정의 연화온도에 가열중에 Mg-Zn계 화합물이 불균일 석출함과 동시에 전위조직도 완전히 소멸하던가, 또는 조대한 불균일한 크기의 셀조직이 잔류한다.

이와 같은 소재를 가공도가 낮은 테이퍼압연 가공후에 용체화처리를 행할 경우에는 전기한 바와 같은 균일 미세한 재결정을 얻을 수 없고 결정입은 현저히 조대화한다.

급속가열에 의한 연화후의 냉각속도에 대하여는 냉각속도가 30℃/hr 미만일 경우에는 완전한 O-재를 얻을 수 있어 소재의 냉간가공성은 양호하고 한번에 90% 정도의 테이퍼압연 압연가공이 가능하다.

이에 대하여 급속가열에 의한 연화후의 한번에 30℃/hr 이상에서는 소입되어 시효경화하므로 통상의 일반 O-재보다는 강도가 높은 소재로 되므로 비교적 가공도가 낮은 스트링거소재로서는 적용이 가능하나 고가공도를 필요로 하는 스트링거에의 적용에는 가공성에 문제가 있다.

또 본 발명은 또한 이 대책에 관한 것이 포함되는 것으로 상기에서 연화시의 냉각속도가 30℃/hr 이상인 때는 200-500℃로 재가열하여 특히 재가열온도가 200-350℃ 미만인 경우에는 공냉하거나 30℃/hr이하의 속도로 냉각하고 재가열온도가 350-500°의 경우에는 30℃/hr 이하의 속도로 냉각하는 것을 특징으로 하는 방법이다.

즉 재가열후의 냉각속도는 재차 소입이 들어가지 않토록 하기 위해 재가열온도가 비교적 저온인 200-350℃ 미만의 경우에는 공냉하거나 냉각속도가 30℃/hr 이하의 냉각속도로 냉각하며, 재가열온도가 비교적 고온의 350-500℃의 경우에는 냉각속도가 30℃/hr 이하의 냉각속도로 냉각한다.

이와 같이 하므로 급속연화후의 냉각속도가 빠른 경우에도 고가공도로 가능하게 된다.

본 발명을 더 구체적으로 설명하면, 크레드한 항공기용 스트링거재를 상기의 한정한 Al합금의 심재와 AA7072 합금을 피재로 하여 언비트래드재에서 설명한 바와 유사한 방법으로 제조된다. 피재인 AA7072 합금 잉고트는 400-560℃의 온도에서 2-48시간 동안 미리 균질화하므로서 Zn와 같은 주성분 원소들을 충분히 고용하여 균일한 고용체로 하고 소망의 두께로 압연한다.

크래드하기 전 전기한 언크래드재의 경우와 마찬가지로 균질화처리된 심재와 피재는 탈지한다.

탈지된 피재와 심재는 용접에 의하여 평면 또는 양면에 접합하고 열간 크래드압연한다.

크래드율(clad rate)은 심재의 평면에 대하여 0.05-10%로 함이 바람직하다.

크래드율이 0.05% 이하이면 연간크래드압연을 어렵게 하며 크래드층이 손상되기 쉬울뿐 아니라 만족할만한 부식저항성을 얻을 수없다. 반대로 크래드비가 10%를 초과하면 열처리후 크래드 합성재의 강도를 저하하는 것이 문제이다.

이와 같이 제조된 스트링거소재는 언크래드재와 마찬가지로 부식저항성이 대단히 높은 우수한 스트링거소재를 얻을 수 있는 것이다. 실험에 의하면, 2단계 열처리에 의하여 시행되는 상기한 소둔방법에 있어 2차 단계에서의 재가열온도는 언크래드와 크래드 O-재의 인장강도와 단계별 냉간가공과 용체화처리를 받은 언크래드 W-재와 크래드 W-재의 심재의 결정임의 크기에 많은 영향을 미치는 것을 알 수 있었다.

제7도, 제8도는 급속가열에 의한 연화를 행한 재료를 각 온도로 재가열한 O-재의 인장강도(I 및 III)및 이 O-재를 20% 냉간가공후 470℃에서 40분간 용체화처리후 물에 소입한 언크래드 W-재의 결정입자(II)와 크래드 W-재의 심재의 결정입자(IV)와 재가열온도와의 관계를 표시한다.

급속가열에 의한 연화후 공냉하고 실온에 방치한 소재는 소입되어 있어 인장강도가 높아지고 재가열하므로서 인장강도는 재가열온도에 따라 다르며 재가열온도 200-350℃ 때의 결정입경은 35-50㎛로 상당히 크고 재가열온도 440-500℃ 때의 결정입경은 30-35㎛로 다시 작아진다.

이하 본 발명을 실시예에 의하여 상세히 설명한다.

[제1표]

[실시예 1]

본 발명에 의한 100㎛ 이하의 결정입을 가지는 3mm 두께의 O-재와 재래법에 의한 100㎛ 이상의 결정입을 가지는 3mm 두께의 O-재를 각각 300mm 두께 잉고트를 사용하여 다음 공정에 의하여 No.1과 No.4합금을 제조하였다.

본 발명에 의한 제조법 ;

균질화처리(460℃×16hr)→열간압연(400℃에서 300mm→6mm로 압연)→냉간압연(6mm→3mm)→소둔(450℃로 승온속도 215℃/min로 급속가열, 3분간 유지)→냉각(5℃/min 냉각속도)→재가열(300℃×1hr)→냉각(20℃/hr의 냉각속도로 200℃까지 냉각한 후 공냉)→O-재.

종래법에 의한 제조법;

균질화처리(460℃×16hr)→열간압연(400℃에서 300mm→6mm)→중간소둔(420℃×1hr)→30℃/hr로 냉각→냉각압연(6mm→3mm)→소둔(가열속도 0.5-1℃/min로 400℃에 가열, 2hr 유지)→냉각속도 25℃/hr로 235℃까지 냉각→235℃에서 6hr 유지→공냉→O-재.

[실시예 2]

다음 공정에 의하여 실시예 1의 O-재를 각기 W-재로 제조하였다.

본원발명 방법에 의한 공정;

→냉간가공(표 2에서 보는 바와 같이 냉간가공도 0-90%)→용체화처리(470℃에서 염욕을 사용 40분간)→물에 소입→본 발명 W-재.

종래법에 의한 공정;

냉간압연(제2표에서와 같이 가동도 0-90%)→용체화처리(470℃에서 염욕을 사용 40분간)→물에 소입→종래법 W-재.

실시예 1과 2에서 준비된 O-재와 W-재의 재성능 비교결과는 표2와 같다.

양 방법을 대비하면 제2표에서 명백한 바와 같이 본 발명방법에 의한 O-재의 결정입경은 대단히 미세하고 냉간가공도 0-90%의 넓은 범위에서 100㎛ 이하의 미세결정을 가지는 W-재를 제공하며, 종래법에 의한 소재에서 문제로 되는 섹숀압연 성형시의 표면이 거칠어지고 표면균열이 생기는 등의 문제를 해소할 수 있었다.

[제2표]

주 ; *1.90°만곡, 만곡반경은 1.5t(t는 판두께)소입후 4시간후에 만곡실시

*2. 본발명

*3. 종래발명

W-재를 T6처리한 후 기계적 성질을 시험한 바표 2에서 보는 바와같이 종래법에 비하여 대단히 우수함이 입증되었다.

다시 T6처리된 소재는 10% NaOH용액에서 두께가 20%단면축소되게 케미칼밀링(chemical milling)한 후의 물리적성은 표2에 요약된 바와 같다.

[실시예 3.(가열속도의 효과)]

두께 350mm의 No.1합금 잉고트를 470℃에서 24시간 균질화 처리하고 열간압연을 440℃의 시작온도와 최종온도 340℃간에서 행하여 6mm두께의 판을 얻었다.

다음 이 판을 3mm두께로 냉간압연하고 표 3에서 보는 바와같이 여러가지 가열속도로 450℃까지 승온시켜 3분간 유지 소둔하고 25℃/hr의 냉각속도로 냉각하였다.

[실시예 4]

실시예 3에서 얻은 O-재는 표3에서 보는 바와같이 여러가지 냉간 가공도로 냉간가공 후 염욕(salt bath)을 사용하여470℃×40분의 용체화 처리후 물에 소입하면 W-재를 얻었다.

O-재와 W-재의 결정입도와 소둔에서의 승온속도와의 관계를 표3에 표시한다.

[제3표]

주 ; 종래법에 의한 승온속도

표 3에서 보는 바와 같이 승온속도가 평균 11℃/min 이상으로 450℃로 가열할 때 O-재와 W-재의 결정입경은 100㎛ 이하의 균일 미세입으로 되나 반대로 승온속도가 11℃/min 이하인 때는 결정입은 현저히 조대화된다.

소둔에 있어 승온속도를 86℃/min, 21℃/min, 14℃/min, 11℃/min 및 0.9℃/min로 450℃까지 가열한 O-재를 더 상세히 성능을 검토하기 위하여 스트링거 가공에 상당하는 0-80%의 냉간압연을 행하고 이를 염욕을 사용하여 470℃로 40분간 용체화 처리한 후 물에 소입한 W-재 및 소입후에 120℃로 24시간 시효한 T6재의 성능을 표4에 표시한다.

승온속도가 평균 11℃/min보다 큰 재료는 스트링거 소재로서 양호한 성능을 가지고 있음을 표에서 알 수 있다.

[제4표]

주 : 90°만곡, 만곡반경 1.5t(t는 판두께)

소입후 4시간 후에 만곡시험 실시

[실시예 5(가열온도의 영향)]

실시예 3과 같은 공정으로 3mm 두께 냉간압연판을 No.2 합금의 잉고트를 사용하여 제조하여 이 판을 320-520℃간의 각 온도에 표 5에서 보는 바와 같은 여러 가지 승온속도로 가열하고 그 후 5℃/min의 냉각속도로 냉각하고 다시 300℃로 1시간 가열한 후 200℃/hr의 냉각속도로 냉각하여 3mm O-재로 하였다.

[제5표]

주 : 공융발생

[실시예 6]

실시예 5에서 얻은 O-재를 여러 가지 가공도로 냉간압연하고 염욕을 사용하여 470℃에서 40분의 용체화 처리후에 물에 소입한 W-재의 결정도와 제1단계 가열온도와의 관계를 표5에 표시한다. 약 가공후에 용체화처리를 행한 경우에도 결정입의 미세한 W-재를 얻을 수 있는 것은 냉간압연한 판재를 320-500℃의 온도로 급속 가열하여 연화한 O-재뿐이고 가열온도가 이 범위외의 경우에는 약 가공후에 용체화처리하여도 미세한 경정입의 W-재를 얻을 수 없다. 즉, W-재의 결정입은 100㎛ 이상으로 된다.

표5에 표시한 조건으로 연화한 3mm 두께의 O-재중 3개를 선택하여 최대 80%의 냉간압연을 하고 470℃로 40분의 용체화처리를 한 후 물에 소입한 W-재 및 소입후 122℃로 25시간 시효한 T6재에 대하여 시험한 결과는 표 6과 같으며 스트링거소재로서 모두 충분한 성능을 가진다.

[제6표]

주 : ※90°만곡, 만곡반경은 1.5t(t는 판두께)

소입후 4시간 후에 만곡실시

[실시예 7]

실시예 3에 기술된 실시방법에 따라 No.3합금괴로부터 3mm 두께의 냉간압연판을 제조하고 이 판을 표7에 표시한 승온속도로 385-480℃의 온도로 가열하고 각 유지시간 동안 유지한 후 5℃/min의 냉각속도로 냉가가하고 다시 300℃×1hr로 재가열 후 공냉하고 3mm O-재로 하였다.

[실시예 8]

실시예 7에서 준비된 O-재를 20%의 냉간압연후에 염욕을 사용하여 470℃로 40분의 용체화처리후 물에 소입한 W-재의 결정입경과 가열온도와 유지시간의 관계를 표 7에 표시한다.

표7에서 알 수 있는 바와 같이 각 유지시간에 대하여 결정입이 대단히 미세한 O-재 및 W-재를 얻을 수 있는 것이다.

상기한 O-재판을 0-90% 냉간압연한 후 용체화처리하고 물에 소입한 W-재의 결정입은 모두 100㎛이하이고 1.5t(t는 판두께)의 만곡반경(bending rading)으로 90°만곡시킨 결과는 표면의 거침이나 균열이 전혀 생기지 아니하며 항공기 스트링거 소재로서 우수한 것임이 입증되었다.

[제7표]

[실시예 9]

표1에 표시한 No.1 합금의 40mm 두께 주괴를 사용하여 2-5mm 두께의 O-재를 표8에 표시된 제조 조건하에서 제조되었다.

[실시예 10]

표8의 No. 1-17의 제조조건으로 제조된 O-재를 20% 냉간압연한 후 염욕을 사용하여 470℃로 40분의 용체화 처리후에 물에 소입한 W-재를 120℃에서 24시간 시효한 T6재의 재성능의 시험결과 표9에 표시한다. 표9에서 명백한 바 본 발명의 조건에 의하여 제조된 스트링거소재의 결정입경은 100㎛ 이하이고 냉간가공후에 소입한 재료에 대하여도 결정입경은 100㎛ 이하로 조대화되지 않으며 또 W-재와 T6재 모두 스트링거재료로서 양호한 성능을 표시한다.

또한 표9에서는 가공도 20%의 경우의 결과만을 표시하였으나, 0-80%의 냉간가공을 행한 경우에도 용체화처리후의 결정입경은 모두 100㎛ 이하이며, W-재, T6재 모두 스트링거용 재료로서 충분한 성능을 가지고 있음이 입증되었다.

[제8표]

주 :^*연화종료후 냉각속도 : 25℃/hr

^**1차가열 연화온도×유지시간

^***2차가열 연화온도×유지시간, 냉각속도 : 25℃/hr

[제9표]

주 : ※90°만곡, 만곡반경은 1.5t(t는 판두께)

소입후 4시간 후에 만곡 실시

[실시예 11(합금조성의 영향)]

표1에 표시한 합금 No.3-7의 400mm 두께 주괴를 470℃로 25시간 균질화처리한 후 압연시작온도 400℃에서 최종온도 300℃로 열간압연하여 6mm판으로 하고 이것을 3mm 두께로 냉간압연하여 220℃/min의 평균승온속도로 460℃로 가열하고 5분간 유지 후 10℃/min의 냉각속도로 냉각하여 다시 300℃로 1시간 재가열후 공냉하여 3mm O-재로 한다.

비교하기 위하여 표1에 표시된 No.8 및 No.9 합금 400mm 두께의 것으로부터 No.3-7 합금의 경우에 설명한 공정에 따라 3mm의 O-재를 제조하였다.

[실시예 12]

실시예 11에서 준비된 O-재를 0-75%의 냉간가공을 행하고 470℃에서 40분간 염욕을 사용하여 용체화 처리를 한 후 물에 소입한 W-재의 결정입경을 표 10에 표시한다.

표10에서 보는 바와 같이 모든 재료는 폭넓은 냉간압연 가공도에서 결정입경이 모두 100㎛이하 임을 보여준다.

[제10표]

또 실시예 11에서 준비된 O-재를 20% 냉간압연후 470℃에서 40분 염욕에서 용체화처리하고 물에 소입한 W-재 및 소입후에 120℃로 24시간 시효시킨 T6재에 대하여 시험하였다. 그 시험치는 표11과 같다.

또 냉간가공에 있어서 가공도의 상한(upper limit)을 측정하였고, 그 결과는 역시 표 11에 표시하였다.

표11에서 보는 바 본 발명에 의한 N0.3-7 합금은 스트링거재로서 양호한 성능을 가지고 있음을 알 수 있다. 그러나 No.8와 No.9 합금은 성능이 떨어지며 No.8 합금은 강도가 낮고 No.9 합금은 응력부식균열의 위험이 있어 항공기 스트링거용재로서 사용상 문제가 있다.

또 본 발명에 따른 조성합금에 있어서는 냉간가공도의 상한은 대단히 높은 것이다. 그러나 비교합금인 N0.9의 경우는 이와 같은 높은 냉간가공도로 냉간가공을 할 수 없는 것이다. 또 다음 실시예로 제조된 크래드된 O-재와 W-재의 부식저항성과 제성질에 시험하였다.

[제11표]

주 :^*90°만곡, 만곡반경 1.5t(t는 판두께)

소입후 4시간후에 만곡시험실시

^**내력의 75%의 응력을 부하하고 3.5%의 식염수중에서 시험.

하기 실시예에 있어서는 실재로서 표1에 기재된 합금들을 사용하고 피재로서 하기 조성을 가지는 AA7072 합금판을 사용하였다. 피재합금판은 AA7072 합금괴를 530℃에서 24시간 동안 균질화하여 소요두께로 압연 제조하였다.

피재(AA7072 합금)

Claims (1)

1. 중량비로서 Zn 5.1-8.2%, Mg 1.8-8.4%, Cu 1.2-2.6%, Ti 0.20 이하, 그리고 Cr 0.18-0.35%와 Zr 0.05-0.25%중의 1종 또는 2종을 함유하고 나머지 Al와 불가피불순물로 조성된 Al기 합금을 400-490℃에 2-48시간 균질화 처리한 후 350-470℃로 열간압연을 행하고, 그 후 소정두께로 20% 이상의 가공도로 냉간 압연한 압연제를 320-500℃의 온도로 평균 승온속도 11℃/분 이상으로 급속가열함에 의하여 연화하여 낮은 가공도의 냉간압연후 용체와 처리를 행하여도 결접입경이 100㎛ 이하로 됨을 특징으로 한 항공기 스트링거소재(O-Material)의 제조방법.

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