자동차 부품용 내열 내마모 알루미늄합금제조 기술지원 · 것이 가능하고...

자동차 부품용 내열 내마모 알루미늄합금제조자동차 부품용 내열 내마모 알루미늄합금제조자동차 부품용 내열 내마모 알루미늄합금제조자동차 부품용 내열 내마모 알루미늄합금제조

기술지원기술지원기술지원기술지원

2007 92007 92007 92007 9

지원기관 한국기계연구원 부설 재료연구소지원기관 한국기계연구원 부설 재료연구소지원기관 한국기계연구원 부설 재료연구소지원기관 한국기계연구원 부설 재료연구소

참여기업 주 대철참여기업 주 대철참여기업 주 대철참여기업 주 대철 ( ) ( ) ( ) ( )

산 업 자 원 부산 업 자 원 부산 업 자 원 부산 업 자 원 부

- 2 -

제 출 문제 출 문제 출 문제 출 문

산 업 자 원 부 장 관 귀 하산 업 자 원 부 장 관 귀 하산 업 자 원 부 장 관 귀 하산 업 자 원 부 장 관 귀 하

본 보고서를 자동차 부품용 내열 내마모 알루미늄합금제조에 관한 기술지원 지ldquo rdquo (

원기간 과제의 기술지원성과보고서로 제출합니다 2005 12 01 ~ 2007 7 31)

2007 08 2007 08 2007 08 2007 08

지원기관 기관명 한국기계연구원 부설 재료연구소지원기관 기관명 한국기계연구원 부설 재료연구소지원기관 기관명 한국기계연구원 부설 재료연구소지원기관 기관명 한국기계연구원 부설 재료연구소 ( ) ( ) ( ) ( )

대표자대표자대표자대표자( )( )( )( ) 김 학 민김 학 민김 학 민김 학 민

참여기업 기업명 주 대철참여기업 기업명 주 대철참여기업 기업명 주 대철참여기업 기업명 주 대철 ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( )

대표자대표자대표자대표자( )( )( )( ) 엄 경 록엄 경 록엄 경 록엄 경 록

지원책임자지원책임자지원책임자지원책임자 김 경 현김 경 현김 경 현김 경 현

참여연구원참여연구원참여연구원참여연구원 이 정 무이 정 무이 정 무이 정 무

손 근 용손 근 용손 근 용손 근 용

윤 지 현윤 지 현윤 지 현윤 지 현

김 형 락김 형 락김 형 락김 형 락

전 유 경전 유 경전 유 경전 유 경

이 승 호이 승 호이 승 호이 승 호

한 경 수한 경 수한 경 수한 경 수

- 3 -

기술지원성과 요약문기술지원성과 요약문기술지원성과 요약문기술지원성과 요약문

사업목표사업목표사업목표사업목표1111

기존 합금으로 널리 사용되는 합금은 주조성이 우수하고 값싸므로 중력A356

주조용 합금으로 널리 사용되고 있으나 온도 상승에 따라 고온강도가 현저히middot

저하되므로 에서 고온 이장강도가 기존 합금보다 배이상 우수한 신 합금200 2

을 개발하고 이 개발합금으로 브레이크용 및 시제품을 제조Air cylinder Caliper

하기 위한 기술을 지원하는 것이 목표임

기존 알루미늄합금 상온 인장강도 고온 인장강도( 240MPa 200 85MPa)

개발 신합금 상온 인장강도 고온 인장강도( 310MPa 200 190MPa)

기술지원내용 및 범위기술지원내용 및 범위기술지원내용 및 범위기술지원내용 및 범위2222

우크라이나 재료학연구소 에서 알루미늄에 와 원소를 첨가하여(IPMS) Mg Si

내열성 및 내마모성이 우수한 알루미늄합금 설계 및 제조개발하고 재료연구소

는 이들 개발한 합금에 대한 열처리특성 및 경도와 고온인장강도 고온(KIMS)

압축강도 및 강도 등 고온특성을 평가하고 또한 이들 합금으로 참여업체creep

인 주 대철에서 자동차 배기 브레이크용 실린더와 이륜차 를 제조한( ) Air caliper

시제품에 대하여 재료연구소 에서 시제품의 미세조직 소재특성 평가와 피(KIMS)

로내구특성을 평가 분석하여 하는 등 종합적인 기술을 지원하였다

지원실적지원실적지원실적지원실적3333

지원항목지원내용

비고기술지원前 기술지원後

상온 인장강도 240MPa 315Mpa 배 향상134

고온 인장강도(200 ) 83MPa 238MPa 배 향상287

열처리공정 단순화 및 열처

리 시간 단축

시간처리후470 8

시간열처리190 8

시간300 4

열처리로 단축

용체화 공정생략

및 시간단축

시제품 성능시험 배기( Brake

용 시린더 내구성 시험Air변형 발생 변형 발생 없슴

150 10kg

에서 1000000

회 피로시험후 변

형유무

- 4 -

기술지원 성과 및 효과기술지원 성과 및 효과기술지원 성과 및 효과기술지원 성과 및 효과4444

해당기술 적용제품해당기술 적용제품해당기술 적용제품해당기술 적용제품1)1)1)1)

적용제품명 배기 브레이크용 실린더 이륜차 air caliperㅇ

모 델 명 현대차 상용배기브레이크 등 효성 등 GVPY GV650ㅇ

품질 및 가격품질 및 가격품질 및 가격품질 및 가격2)2)2)2)

구 분 경쟁 제품해당기술 적용제품

비 고지원전 지원후

경쟁제품

대비 품질

배기 만회100 times100 (7kg )

캘리퍼 만회100 times 80 (45kg ) larr

만회177 times100 (7kg )


경쟁제품

대비 가격

배기 에어실린더( ) 9000

캘리퍼 15000larr larr

품질향상

원가미인상

객관화된 를 근거로 작성DATA

원가절감 효과원가절감 효과원가절감 효과원가절감 효과3)3)3)3)

구 분 절 감 금 액 비 고

원부자재 절감 백만원 년60 ( )

인건비 절감 백만원 년50 ( )

계 백만원 년110 ( )

공정개선 및 품질향상 등으로 인한 절감효과 반영

적용제품 시장전망 매출성과적용제품 시장전망 매출성과적용제품 시장전망 매출성과적용제품 시장전망 매출성과4) ( )4) ( )4) ( )4) ( )

구 분 당해연도 매출 차년도 예상매출 전년대비 증가비율 비고

내 수 백만원 년1100 백만원 년1200 91

수 출 천달러 년670 천달러 년780 164

계 백만원 년1700 백만원 년1900 118

참고) 적용제품 주요수출국 미국 중국 유럽 등 완성차 수출에 의한 간접1

수출

작성당시 환율기준2

- 5 -

수입대체효과수입대체효과수입대체효과수입대체효과5)5)5)5)

해당기술의 기술력 향상 효과해당기술의 기술력 향상 효과해당기술의 기술력 향상 효과해당기술의 기술력 향상 효과6)6)6)6)

현재 사용되고 있는 합금소재의 경우 고온 인장강도는 로 매우 낮200 83MPa

아 고온에서 사용상 제약을 받고 있으나 개발 신 합금은 로서 배235MPa 287

고온 특성이 우수하므로 가혹한 조건에서도 견디는 소재이기 때문에 대형자동차

에 사용되는 배기 브레이크용 실린더와 륜차에 사용되는 알루미늄air- 2 caliper

등의 내열특성향상으로 부품의 신뢰서 향상이 크게 기대된다

제조후 강도향상을 위해 열처리공정을 수행하게 되는데 기존 알루미늄합금은

의 고온에서 시간 용체화처리후 다시 에서 시간의 장시간 열처리470 8 190 8

를 수행하는 등 열처리공정이 상당히 복잡한 반면 개발합금은 단지 에서300

시간 단순 열처리하므로서 제조공정 생략 및 제조시간 단축으로 원가를 절감할4

수가 있다

기술적 파급효과기술적 파급효과기술적 파급효과기술적 파급효과7)7)7)7)

주조성이 우수하면서 경제성을 가진 고온용 알루미늄 합금의 개발에 따라 기존

의 주철재로 사용되어지고 있는 고온용 부품 상당 부분을 경량소재로 대체하는

것이 가능하고 자동차 부품소재 산업의 경우 파급 효과는 매우 클 것으로 판단

된다

향후 기존 주철재로 사용되고 있는 자동차 유압 및 륜차 부품Cylinder 2 Caliper

또한 자동차 엔진용 및 부품에도 사용 가Cylinder block Cylinder head Piston

능하므로 자동차 경량화에 의한 연비향상에 파급 효과가 매우 클 것으로 기대

된다

적용기술 인증 지적재산권 획득여부적용기술 인증 지적재산권 획득여부적용기술 인증 지적재산권 획득여부적용기술 인증 지적재산권 획득여부5 5 5 5

규격 인증획득규격 인증획득규격 인증획득규격 인증획득1) 1) 1) 1)

- 6 -

지적재산권지적재산권지적재산권지적재산권2)2)2)2)

종 류 명칭 번호발명자

고안자( )권리자 실시권자 비고

우크라이나

특허

The Casting

Alloy based

on Aluminium

2007

07596

김경헌

이정무

YMilman

TLegka

한국기계연구원(KIMM)

Institute of Problems of

Materials Science(IPMS)

주 대철( ) 출원

세부지원실적세부지원실적세부지원실적세부지원실적6666

항 목지원

건수지 원 성 과

기술정보제공 건5

고온특성이 우수한 알루미늄합금에 대한 우크라이나

러시아 미국 등 선진 각국의 개발 현황을 제공하였

음

시제품제작 건2자동차 배기 브레이크용 실린더와 륜차air- 2 caliper

에 대한 시제품을 제작하였음

양산화개발 건

공정개선 건2

신합금은 기존합금보다 낮은 온도와 시간단축에 의한

열처리공정 개선으로 제조단가는 물론 생산성이 확대

됨

품질향상 건2알루미늄합금 용해시 산화하기 쉬운 원소 첨가기술

지원

시험분석 건15

기존의 알루미늄합금과 내열 알루미늄합금 시험편에

대한 미세조직 경도 인장강도 강도 압축고 creep

온강도 내마모시험 성분분석 주조결함 등 여러차례

특성시험을 수행하였음

수출 및 해외바이어발굴 건

교육훈련 건5

러시아 미국 우크라이나 전문가 초청에 의한 기술세

미나와 기술지원기관의 연구원의 기술교육을 실시하

였음

기술마케팅 경영자문 건

정책자금알선 건

논문게재 및 학술발표 건1내열특성이 뛰어난 알루미늄 주조합금 개발 연구ldquo rdquo

대한금속재료학회 년 춘계학술발표2007

사업관리시스템

지원실적업로드 회수건

참여기업 방문회수 건36

용해 주조 열처리공정 기술지원 시험편 및 시제품

제작과 시제품의 품질평가에 대하여 수차례 방문하였

음

기 타 건

상기 세부지원실적에 대한 세부내용 첨부

- 7 -

종합의견종합의견종합의견종합의견7777

기존 알루미늄합금소재의 경우 에서 인장강도는 로 매우 낮아 열을200 83MPa

받는 부품소재로서는 부적합하다 우크라이나 재료과학연구소 가 개발한 (IPMS)

신 합금으로 기술지원한 내열 알루미늄합금은 에서 인장강도 로서200 235MPa

연구목표치를 달성하였고 기존 소재보다 배 고온특성이 우수하여 열을 받는287

일반 자동차용 과 대형자동차 배기 브레이크용 실린더와 륜차에 사Piston air- 2

용되는 알루미늄 등은 고온특성이 요구되는 부품에 아주 적합한 소재이caliper

다

원소함유 내열 알루미늄 주조합금에 의한 부품적용은 소재의 내열성은 매우Sc

우수하였으며 를 첨가하지 않은 합금 소재도 고온 인장강도 강도 및Sc Creep

압축강도가 증가되었음을 확인되었다

시험편 제조후 강도향상을 위해 기존 알루미늄합금은 에서 시간과 용체470 8

화처리후 다시 에서 시긴 장시간 시효열처리를 거치는 반면 우크라이나190 8

합금으로 시험편 제조를 위해 기술지원한 결과 단지 에서 시간만 단순처300 4

리하여도 강도가 향상되는 것을 확인하였기 때문에 제조시간단축 및 제조원가를

절감할 수가 있었다 기술지원한 결과로 제조된 시험편은 기존 알루미늄합금 소

재보다 고온 인장강도는 물론 특성과 고온 압축강도 내마모성이 우수하Creep

였다

연구과제 세부과제 성과연구과제 세부과제 성과연구과제 세부과제 성과연구과제 세부과제 성과( )( )( )( )

과학기술 연구개발 성과과학기술 연구개발 성과과학기술 연구개발 성과과학기술 연구개발 성과1111

논문게재 성과논문게재 성과논문게재 성과논문게재 성과

- 8 -

사업화 성과사업화 성과사업화 성과사업화 성과2222

특허 성과특허 성과특허 성과특허 성과

출원된 특허의 경우ㅇ

세부사항

(9)

게재년

도

(10)

특허명

(11)

출원인

(12)

출원국

(13)

출원번호

2007Casting Alloy based on

Aluminium

김경헌

이정무

YMilman

TLegka

우크라이나20070759

6

등록된 특허의 경우ㅇ

사업화 현황사업화 현황사업화 현황사업화 현황

- 9 -

고용창출 효과고용창출 효과고용창출 효과고용창출 효과

- 10 -

세부지원실적 증빙 내용세부지원실적 증빙 내용세부지원실적 증빙 내용세부지원실적 증빙 내용

참여기업 현장방문 건참여기업 현장방문 건참여기업 현장방문 건참여기업 현장방문 건1 321 321 321 32

NO 일자 구체적 내용 증빙유무

1 06 02 10 알루미늄합금 개발과제 수행 협의

2 06 02 24 알루미늄합금의 용해 주조기술 지원

3 06 03 08 기존 알루미늄합금에 의한 시험편 제작

4 06 03 31 제작한 기존 알루미늄시험편 시험결과 협의

5 06 04 20 내열 알루미늄합금에 의한 용해 주조작업 협의

6 06 05 19 내열용 알루미늄합금 적용 개발현황 자료제공

7 06 06 05 알루미늄합금 용해 주조시 탈가스기술 지원

8 06 06 15 내열 알루미늄합금에 의한 인장시험편 제작

9 06 06 30 알루미늄합금 시험편의 소재특성 평가자료 제공

10 06 07 28 내열 알루미늄합금에 의한 시험편 제작

11 06 08 11 내열 알루미늄합금의 소재특성평가 결과 협의

12 06 09 14 원소첨가 알루미늄합금 용해 주조기술 지원Sc

13 06 10 10 우크라이나 알루미늄합금 소재 특성 제공

14 06 10 25 내열 주조합금의 시험편 제작Al

15 06 11 17 알루미늄 주조합금의 열처리특성 기술AC2A

16 06 12 04 기존 알루미늄합금의 열처리에 따른 기계적 특성 기술지원

17 06 12 12내열 고강도 알루미늄합금 개발관련 세미나 미국 국 ( Oak ledge

립연구소 박사 초청세미나Baravash )

18 07 01 15 합금에서 미량원소 첨가 기술지원Al-Si-Mg

19 07 02 09수입한 우크라이나 내열 알루미늄합금에 의한 시험편 용해 주

조작업

20 07 02 26우크라이나산 내열 알루미늄 주조합금에 의한 브레이크용 Air

시제품 제작cylinder

21 07 03 15수입한 우크라이나 내열 알루미늄합금 시험편의 소재특성 평가

결과 협의

22 07 03 22 우크라이나 개발합금의 열처리특성 시험

23 07 03 28우크라이나 개발 내열 알루미늄합금으로 제작한 시Air cylinder

제품의 소재특성 평가 결과 협의


25 07 04 19 우크라이나 알루미늄 주조합금으로 륜차용 시제품 제작2 caliper

26 07 05 21내열 알루미늄합금에서 및 원소 첨가 합금 용해 주조 작Sc Zr

업

27 07 06 04 기존 탈가스 방법에 의한 용탕의 가스함유량 측정실험

28 07 06 19 시제품의 피로내구특성 평가 실험

29 07 06 28 시제품의 주조결함 제어기술 지원

30 07 07 06 시제품의 가공성 평가실험

31 07 07 10 개발 합금의 소재특성 평가 및 최종 보고서 작성 협의

32 07 07 24우크라이나 개발합금의 소재특성 평가 및 용해 주조기술 관련

기술세미나 국립공대 교수 초청(Keiv KMykhalenkov )

- 11 -

기술정보제공 건기술정보제공 건기술정보제공 건기술정보제공 건2 92 92 92 9


1 05 12 12우크라이나 금속재료연구소에서 개발한 내열알루미늄합금

소재 기술제공

2 06 01 24내열 내마모 알루미늄 주조합금개발 현황 기술 세미나

및 자료제공 금속대학 교수 세미나(Moscow V Belov )

3 06 02 20 내열 알루미늄합금의 고온인장특성 기술제공

4 06 05 19 내열 알루미늄합금의 특성 기술지원creep

5 06 12 12

내열 알루미늄합금 개발관련 기술세미나에 의한 기술자료

제공 미국 국립연구소 박사 초청( Oak ledge O Baravash

세미나)

6 07 02 26 내열 알루미늄합금에서 미량원소 영향

7 07 04 11 알루미늄합금의 주조특성

8 07 06 04 알루미늄합금 개발재료 제공 국제 재료학회자료( )

9 07 07 24

내열 고강도 알루미늄 주조합금관련 세미나 및 최종 보

고서 관련 용해 소재특성 기술제공 우크라이나 국립 ( Kiev

공대 교수초청K Mykhalenkov )

시제품제작 건시제품제작 건시제품제작 건시제품제작 건3 73 73 73 7


1 07 02 26우크라이나산 내열 알루미늄 주조합금에 의한 브레이크용

차 시제품 제작Air cylinder 1

2 07 03 28우크라이나 알루미늄 주조합금으로 제작한 브레이크용 Air

차 시제품의 문제점 협의cylinder 1

3 07 04 19내열 알루미늄 주조합금에 의한 브레이크용 Air cylinder

차 시제품 제작2

4 07 05 21 륜차용 시제품 제작2 Caliper

5 07 06 19 시제품의 주조결함 제어기술 최적 주조방안 기술지원

6 07 07 10 시제품의 소재특성 평가 및 륜차용(Air cylinder 2 Caliper)

7 07 07 24시제품의 피로 내구특성평가 및 륜차용(Air cylinder 2

Caliper)

- 12 -

시험분석 건시험분석 건시험분석 건시험분석 건4 164 164 164 16


1 06 02 10 기존 현장 조건에 의한 알루미늄합금의 소재특성 분석


3 06 04 20 알루미늄합금 시험편의 수소가스 분석



6 06 09 21 기존 알루미늄합금 시험편의 고온특성 분석

7 06 10 10 알루미늄합금의 열처리에 따른 경도시험

8 06 11 09 기존 주조합금의 소재특성평가 협의AC2A

9 06 12 04 기존 알루미늄합금의 열처리에 따른 기계적 특성

10 06 12 12 기존 소재와 개발한 알루미늄합금소재의 고온특성 비교

11 07 02 09수입한 우크라이나 내열 알루미늄합금에 의한 시험편

용해 주조작업

12 07 03 22 개발합금의 열처리특성 시험

13 07 03 28우크라이나 개발 내열 알루미늄합금으로 제작한 Air

시제품의 소재특성 평가cylinder

14 07 04 19 시제품의 미세조직시험


16 07 07 06 시제품의 가공면의 조도시험 결과 제공

기술지원실적 업로드 건기술지원실적 업로드 건기술지원실적 업로드 건기술지원실적 업로드 건5 5 5 5

- 13 -

목 차목 차목 차목 차

제 장 사업의 개요제 장 사업의 개요제 장 사업의 개요제 장 사업의 개요1111

제 절 기술지원 필요성제 절 기술지원 필요성제 절 기술지원 필요성제 절 기술지원 필요성1111

제 절 기술지원 목표제 절 기술지원 목표제 절 기술지원 목표제 절 기술지원 목표2222

제 절 기술지원 내용제 절 기술지원 내용제 절 기술지원 내용제 절 기술지원 내용3333

제 장 국내외 기술현황제 장 국내외 기술현황제 장 국내외 기술현황제 장 국내외 기술현황2222

제 절 알루미늄 주조합금의 종류 및 용도제 절 알루미늄 주조합금의 종류 및 용도제 절 알루미늄 주조합금의 종류 및 용도제 절 알루미늄 주조합금의 종류 및 용도1111

제 절 알루미늄 합금의 주조성 및 소재특성제 절 알루미늄 합금의 주조성 및 소재특성제 절 알루미늄 합금의 주조성 및 소재특성제 절 알루미늄 합금의 주조성 및 소재특성2222

제 절 고온용 알루미늄 주조합금제 절 고온용 알루미늄 주조합금제 절 고온용 알루미늄 주조합금제 절 고온용 알루미늄 주조합금3 3 3 3

제 장 기술지원 수행 내용 및 결과제 장 기술지원 수행 내용 및 결과제 장 기술지원 수행 내용 및 결과제 장 기술지원 수행 내용 및 결과3333

제 절 내열 알루미늄합금 기술지원제 절 내열 알루미늄합금 기술지원제 절 내열 알루미늄합금 기술지원제 절 내열 알루미늄합금 기술지원1111

제 절 원소첨가에 따른 소재특성제 절 원소첨가에 따른 소재특성제 절 원소첨가에 따른 소재특성제 절 원소첨가에 따른 소재특성2222

제 절 내열 알루미늄합금의 소재특성 평가 기술지원제 절 내열 알루미늄합금의 소재특성 평가 기술지원제 절 내열 알루미늄합금의 소재특성 평가 기술지원제 절 내열 알루미늄합금의 소재특성 평가 기술지원3333

제 절 시제품의 성능시험제 절 시제품의 성능시험제 절 시제품의 성능시험제 절 시제품의 성능시험4444

제 절 기술지원 성과제 절 기술지원 성과제 절 기술지원 성과제 절 기술지원 성과5555

제 장 목표달성도 및 관련분야에의 기여도제 장 목표달성도 및 관련분야에의 기여도제 장 목표달성도 및 관련분야에의 기여도제 장 목표달성도 및 관련분야에의 기여도4444

제 장 기술지원결과의 활용계획제 장 기술지원결과의 활용계획제 장 기술지원결과의 활용계획제 장 기술지원결과의 활용계획5555

부 록부 록부 록부 록

- 14 -



자동차 대수가 날로 급증함에 따라 강화되고 있는 환경규제 특히 연비와 관련된

이산화탄소 감소에 대하여 유럽에서는 환경규제를 년 년에2007 168gkm 2008

년에는 으로 약 를 감소시키는 법률을 제정하였다140gkm 2012 120gkm 30

이러한 이산화탄소 배출량을 연비로 환산하면 년에 리터 년에는2008 167km 2012

리터의 연비가 되어야만 유럽지역으로 수출이 가능하기 때문에 이에 대한198km

자동차용 알루미늄합금에 의한 부품개발이 시급한 실정이다

최근 국내외 자동차업계에서는 고연비 환경친화적 자동차 제조를 위하여 전기자동

차 수소연료 자동차 하이브리드 자동차 등 다양한 미래형 자동차를 개발하고 있으

며 국내 완성차의 경우도 향후 양산 대수를 증가시킬 계획이다 기존 자동차와는

달리 전지 및 모터 등의 탑재로 기존 차량보다 무거워지므controller 200-300kg

로 차체 및 부품의 경량화에 대한 요구는 기존 차량보다 더 절실한 실정이며 요구

되는 부품의 성능도 높아지고 있다

자동차용 알루미늄 부품소재 산업에서는 주로 공정개선을 통하여 소재 및 부품의

특성을 향상시키고자 하는 연구가 주로 진행되어왔다 열간단조 하이드로포밍 반

응 고성형 기술 주단조공법등에 의해 제조되는 부품은 특성은 우수하나 형상에 제

약이 심하다는 단점이 있으며 제조 공정이 복잡하여 부품의 가격을 상승시키는 문

제가 있어 이에 대한 연구가 시급한 실정이다

부품소재의 가격을 상승시키지 않고 복잡한 형상에 쉽게 대응할 수 있는 방법으로

고성능 신알루미늄 주조합금을 개발하고 이를 저가형 공정인 중력주조 가입주조

다이캐스팅 등에 접목하여 부품을 제조하는 기술을 개발하는 것이 바람직하다

세계적인 추세에 따라 국내외 자동차 업체에서는 미래형 자동차 부품개발을 위하여

엔진부품의 경량화 및 차체 부품소재의 개발이 필수적이며 무엇보다 기존 주철재보

다 무게가 분의 인 고강도 경량 알루미늄합금으로 대체 개발이 시급하다 또한3 1

존 낮은강도를 갖는 알루미늄 주조합금을 고강도 알루미늄합금으로 대체 개발하여

경량화에 의한 연비향상과 기동성 향상 개발이 시급한 실정이다

따라서 본 기술지원 사업에서는 이상의 대형자동차에 사용되는 배기브레이크5ton

용 실린더와 륜차에 사용되는 알루미늄 등의 제동 부품은 자동차 엔진air- 2 caliper

성능의 향상에 따라 이상 가혹한 조건에서 견디는 소재적용을 위한 기술지원150

이 시급하다

- 15 -

그러나 현재 사용되고 있는 알루미늄합금소재는 이상부터 인장특성이 급격하120

게 저하되는 소재이므로 이에 대한 소재개발과 부품개발에 대한 기술지원이 필요하

였다 또한 완성차 메이커들의 한 엔진설계로 인하여 이러한 부품들과 고 compact

온의 엔진 과의 거리가 점점 가까워져 내열성이 보다 요구되므로 기존의 상용room

합금으로는 제품의 요구사항을 만족하기가 어려우며 보다 가혹한 환경에서의 고온

특성이 우수한 합금 개발과 이 합금으로 제조개발 기술 지원이 시급히 요구되는 실

정이다

최근 자동차 성능향상에 따라 보다 고온과 내마모성이 우수한 합금으로 부품 개발

을 요구하고 있으나 기존 사용하고 있는 합금은 온도 상승함에 따라 고온강도A356

특성이 현저히 저하되는 문제점이 발생되고 있다 보다 우수한 고온 및 내마모 특

성을 갖는 주조용 합금을 개발하고 자동차 배기브레이크용 및 륜용Air cylinder 2

부품 제조를 위한 기술지원이 필수적인 실정이다Caliper

제 절 기술지윈 목표제 절 기술지윈 목표제 절 기술지윈 목표제 절 기술지윈 목표2222

기존 합금으로 널리 사용되는 합금은 주조성이 우수하고 소재가격이 값싸므A356

로 중력 주조용 합금으로 사용되고 있으나 온도 상승에 따라 고온강도가 현저히 저

하되므로 에서 고온 인장강도가 기존 합금보다 배이상 우수한 재료과학연구200 2

소 가 개발한 신 합금으로 시제품에 적용 제조하고 개발합금으로 브레이크용(IPMS)

및 부품 제조를 위한 기술을 지원하는 것이 목표이다Air cylinder Caliper

기존 합금은 상온 인장강도가 이나 에서 고온 인장강도가356 250MPa 200

으로 내열에 아주 취약한 재료이다 그러나 우크라이나 재료과학연구소83MPa

가 개발한 신 합금에 대한 원천기술을 이용하여 기술지원한 내열 알루미늄합(IPMS)

금은 에서 인장강도가 로서 당초 연구목표치를 달성하였고 기존 재보200 235MPa

다 배 고온 특성이 우수한 재료임을 확인하였다29

내열성 및 내마모성 우수한 알루미늄합금 제조 개발과 배기브레이크용 Air cylinder

및 륜용 제조에 대한 기술을 지원하였다2 Caliper


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이상의 대형자동차에 사용되는 배기브레이크용 실린더와 륜차에 사용되5Ton air- 2

는 알루미늄 제동 부품은 자동차의 성능향상으로 이상 가혹한 조건에caliper 150

서 견디는 소재를 요구하고 있다 그러나 현재 사용되고 있는 알루미늄합금소재는

이상부터 인장특성이 급격하게 저하되는 소재이므로 이에 대한 내열특성이120

보다 우수한 소재개발과 부품개발에 대한 기술지원이 필수적이다

우크라이나 재료과학연구소 는 공정계(IPMS) a-Al + Mg2 합금을 기본으로 내열성Si

및 내마모성이 우수한 합금설계 및 제조기술을 확보하고 있으며 또한 재료기술연구

소 는 고강도 고연성 알루미늄 합금 주조재 개발 기술에 관한 많은 연구실적(KIMS)

을 보유하고 있으며 특히 사형주조법에 의한 고강도 고연성 알루미늄합금 개발 기

술 용탕처리 기술 열처리 기술 주조재의 조직 미세화 기술 및 특허 등의 기술을

보유하고 있다

기존의 합금이 온도 상승에 따라 고온강도가 현저히 저하되므로 우크라이나 재료과

학연구소 가 개발한 신 합금에 대한 원천기술을 이용하여 기술지원한 내용은(IPMS)

에서 인장강도가 로서 연구목표치를 달성하여 기존 소재보다 배200 235MPa 29 ㅇ

의 고온특성이 우수한 부품재료 적용을 위한 기술을 지원하였다

이러한 소재는 열을 받는 일반 자동차용 과 대형자동차 배기 브레이크용Piston air-

실린더와 륜차에 사용되는 알루미늄 등의 고온특성이 요구되는 부품에 아2 caliper

주 적합한 소재이다 원소함유 내열 알루미늄 주조합금에 의한 부품적용은 소재 Sc

의 내열성이 매우 우수하였으며 를 첨가하지 않은 합금 소재도 고온 인장강도Sc

강도 및 압축강도가 크게 증가되었음을 확인되었다Creep

시험편 제조후 강도향상을 위해 기존 알루미늄합금은 에서 시간 용체화처리470 8

후 다시 에서 시간 장시간 시효열처리를 거치는 반면 우크라이나 합금으로190 8

시험편 제조를 위해 기술지원한 결과 단지 에서 시간만 단순처리하여도 강300 4

도가 향상되는 것을 확인하였다 따라서 제조시간단축 및 제조원가를 절감할 수가

있었다 기술지원한 결과로 제조된 시험편은 기존 알루미늄합금 소재보다 고온 인

장강도는 물론 특성과 고온 압축강도 내마모성이 우수하였다Creep

본 기술지원사업에서는 연구소가 보유하고 있는 합금설계 및 제조기술과 기IPMS

계연구원이 보유하고 있는 합금제조와 고온 내마모 특성 및 피로내구특성 등 소재

특성을 규명하며 또한 이 신합금으로 참여업체인 주 대철에서 자동차 배기 브레이( )

크용 실린더와 륜차에 사용되는 알루미늄 등의 시제품을 생산하였다air- 2 caliper

이 시제품에 대한 소재특성과 피로내구특성 및 성능을 평가 분석 등을 기술 지원하

였다

이러한 연구방법 및 추진체계는 그동안 차례에 걸처서 연구원이 재료과학3 KIMM

연구소 의 연구책임자인 교수 연구실을 방문하여 에서 설계 개(IPMS) Milman IPMS

발한 신합금으로 한국에서 제조 및 평가결과를 반영하여 새로운 최적의 합금 및 이

합금으로 시제품 제조에 관한 기술 지원을 수행하였다

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알루미늄 주조합금 종류알루미늄 주조합금 종류알루미늄 주조합금 종류알루미늄 주조합금 종류1111

알루미늄 주조 합금은 강도가 우수하면서 주조성이 우수하여 다양하게 사용되고 있

으며 특히 자동차부품으로서 널리 사용되고 있다 표 과 같이 알루미늄 주조합금 1

으로서 가장 많이 사용되는 합금은 계에서 원소Al-Si Mg Cu Zn Fe Ni Mn Ti

가 함유된 합금이다 이 합금들은 뛰어난 주조성과 우수한 내식성 강도를 가지1)

고 있고 자동차 전자 조선 및 기타 방산업계에서 널리 사용되고 있다 대표적인

합금은 합금으로 주로 자동차의 엔진 실린더 블록 등 다양한 부품에 광범위A356

하게 사용되고 현재 이 합금들의 개발은 계속 다양한 방면으로 개발되고 있다

합금 내 모든 가능한 강화기구 완벽한 실현을 위한 화학적 상 조성의 성분 석출

고용체외 주조기술의 개선 결정립 크기 증가 및 입계 강화를 위한 AlB2 TiB2 첨가

기술 최적의 냉각속도 유지시간 주조온도 그리고 반고상 주조 같은 새 (SSMTM)

로운 주조법으로 개발되고 있다 이 주조법은 년 공대에 2000~2002 Massachusetts

서 개발된 것으로 반고상 상태로 금형에 주입될 수 있도록 합금의 액상선보다 다

낮은 온도에서 합금을 반복 용해하여 반고상온도로 유지하는 기술이다2)

알루미늄 주조합금의 용도알루미늄 주조합금의 용도알루미늄 주조합금의 용도알루미늄 주조합금의 용도2222

알루미늄 주조합금은 알루미늄이 등의 원소를 첨가하여 합금을 강Cu Si Mg Zn

화시키며 또한 알루미늄주조에서 통상 발생하는 수축공방지를 위해 공정형성원소인

을 첨가하여 유동성을 향상시킨다 이와 같은 공정 형성원소의 필요량은 주조법Si

에 따라 다르지만 사형보다 냉각속도가 빠르고 열간균열이 발생하기 쉬운 금형주조

에는 공정량이 많은 합금을 사용하고 있다 3)

용탕의 응고속도에 따라 합금원소 및 불순물 원소의 분포가 큰 영향를 받게 된다

그리고 응고속도가 빠른 금형주조나 다이캐스팅에서는 합금원소 및 공정조직이 미

세하게 분포하여 사형이나 석고형주물에서는 허용할 수 없을 정도의 불순물을 함

유하고 있음에도 우수한 주조품을 얻을 수 있다

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Table 1 Chemical composition of commercial aluminium casting alloys [1]Table 1 Chemical composition of commercial aluminium casting alloys [1]Table 1 Chemical composition of commercial aluminium casting alloys [1]Table 1 Chemical composition of commercial aluminium casting alloys [1]

주조법 및 주조 방안에 따른 합금특성은 유동도 열간균열저항성 응고구간 등을 고

려해야 한다 합금의 기계적 성질은 강도와 연성 열처리성 경도 등을 고려하며 최

적의 작업조건을 선정해야 한다 또한 용도에 의한 요구특성으로 내압성 내부식성

표면처리성 치수안정성 열안정성 등을 고려해야 하고 기계가공성 용접성 원재료

및 용해비용 및 열처리 등 최적의 제조공정 선정으로 경제성도 고려해야 한다

주조용 알루미늄합금은 합금 합금 합금 합금Al-Cu-Si Al-Si Al-Cu Al-Mg

합금 및 합금이 기본적인 조성으로 나누어진다 그러나 일반적으로Al-Zn-Mg Al-Sn

고강도이면서 주조성이 우수하여 가장 많이 사용되는 알루미늄주물합금은 합Al-Si

금인 합금과 합금인 합금이 그 대표적인 합금이다356 357 Al-Cu 201

가 합금가 합금가 합금가 합금 Al-Si Al-Si Al-Si Al-Si

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알루미늄에 를 함유하고 있지 않은 합금은 우수한 주조성과 내식성이 요구Cu Al-Si

될 때 사용되며 보다 높은 강도를 위해서 을 첨가하여 열처리를 하게 된다 양Mg Si

이 정도로 낮은 합금도 있지만 사이의 을 함유한 합금이 대부분이다2 5-13 Si

합금은 대개 개량처리를 하게 되는데 양이 높은 합금일수록Al-Si Si Na Sr Sb P

등의 첨가에 의한 공정 또는 초정 의 개량처리 효과가 커 강도가 연성의 증가가Si

크게 나타난다 개량처리는 응고 속도가 느릴수록 효과가 적으므로 금형주조보다는

사형주조에서 더 많은 경험과 기술이 필요하다 합의 용도는 자동차 헬리곱 A356

터 항공기 및 기타 산업용으로 가장 많이 사용되고 있다 합금은 강도와 연성 A357

이 우수하여 항공기용 부품으로 주로 사용된다

나 합금나 합금나 합금나 합금 Al-Cu Al-Cu Al-Cu Al-Cu

알루미늄에 의 와 나 등의 불순물원소 그리고 소량의 을 함유하고4-5 Cu Fe Si Mg

있는 합금은 열처리가 가능한 합금으로 비교적 높은 강도와 연성을 나타낸다Al-Cu

이 합금은 주조성이 떨어지므로 건전한 주조품을 얻으려면 탕도와 용탕에 대한 주

조방안에 주의를 기울여야 한다 합금은 주로 사형주조에 많이 사용되나 금형 Al-Cu

주조에 사용하고자 하면 용탕에 유동성을 부여하고 열간균열을 감소시킬 수 있는

이 사용된다 합금에 을 첨가하면 연성이 저하되는데 이를 방지하기 위Si Al-Cu Si

해 소량의 을 함유시키며 은 나 과 결합하므로 취성을 감소시킨다 또한Mg Mg Fe Si

과 을 첨가하면 고온강도가 매우 우수한 합금을 얻을 수 있다Ni Mg Al-Cu

항공기용 알루미늄주물합금은 합금인 합금은 고가의 원소가 첨가되Al-Cu 201 Ag

어 고강도 특성을 가지고 있으며 주로 항공기용 부품이나 방산용 부품에 다양하게

사용된다

다 합금다 합금다 합금다 합금 Al-Cu-Si Al-Cu-Si Al-Cu-Si Al-Cu-Si

알루미늄에서 는 강도를 향상시키는 역할을 은 주조성을 개선시키고 열간균열Cu Si

을 감소시키는 역할을 한다 따라서 강도가 중요시되는 주조품에서는 함량이 높 Cu

고 형상이 복잡하거나 열간균열이 발생하기 쉬운 금형 또는 다이캐스팅 주조품에는

의 함량이 높은 합금이 사용된다Si

이상의 를 함유한 합금은 강도향상을 위한 열처리가 가능하나 열처리에3-4 Cu

대한 반응이 너무 느려 비경제적이므로 열처리용 합금에는 열처리에 의 Al-Cu-Si

한 효과가 큰 을 첨가시킨다 이상의 많은 을 함유할 합금은 열팽창계수가Mg 10 Si

매우 낮아 고온용 합금으로 적합하다 이 이상을 초과하게 되면 응고시 Si 12-13

에 초정 이 생성되므로 적당한 분포를 유도한다면 우수한 내마모 특성을 나타낸Si

다 이 합금을 주로 우수한 내마모성이 요구되는 자동차 엔진블럭 피스톤 등에 많

이 사용되고 있다

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라 합금라 합금라 합금라 합금 Al-Mg Al-Mg Al-Mg Al-Mg

이합금은 내부식성이 뛰어나 해수나 해양기후등 높은 내부식성을 요구하는 용도에

매우 적합하다 우수한 내부식성을 위해서는 불순물의 함량이 낮아야 하며 따라서

순도가 높은 원재료를 사용해야 하고 주조시 불순물에 혼입되지 않도록 주의를 기

울여야 한다 합금은 비교적 주조성이 떨어지고 의 산화손실이 커 제조상 Al-Mg Mg

에 어려움이 많을 뿐더러 제조 단가 또한 높다

마 합금마 합금마 합금마 합금 Al-Zn-Mg Al-Zn-Mg Al-Zn-Mg Al-Zn-Mg

이합금은 주조 후 상온에서 일 정도 자연시효나 노내에서 인공시효에 의해20-30

충분한 강도를 나타낸다 합금 등에서 필요한 용체화 처리나 급냉 Al-Cu Al-Si-Mg

은 합금에서는 필수적이지 않다 이 합금에서는 상의 미시적인 편Al-Zn-Mg Mg-Zn

석이 생기는 경우가 있으며 이로 인해 응고속도가 빠를수록 물성이 우수하다는 통

상의 법칙이 반대로 나타나는 수가 있다 합금에서 두께가 얇거나 응고 Al-Zn-Mg

속도가 빠른 냉금부위의 강도가 두껍거나 느리게 응고한 부위보다 높을 때는 용체

화처리와 시효처리에 의해 강도가 낮은 부위를 충분히 강화시킬 수 있다

합금은 주조성이 나쁘고 응력부식특성이 나쁘지만 대개 우수한 내식성을Al-Zn-Mg

나타낸다

바 합금바 합금바 합금바 합금 Al-Sn Al-Sn Al-Sn Al-Sn

알루미늄에 정도의 을 함유하는 합금은 주로 강화원소로 소량의 와6 Sn Al-Sn Cu

을 함유하며 은 에서 과 공정조직을 형성하므로 의 조성이 인 합Ni Sn 955 Al Sn 6

금에서 응고속도가 느릴 경우 공정조직이 매우 불균일하게 분포하게 된다 우수한

베어링 특성을 얻기 위해서는 공정 의 분포가 미세 균일하도록 빠른 응고속도가Sn

요구된다


알루미늄 합금의 주조성알루미늄 합금의 주조성알루미늄 합금의 주조성알루미늄 합금의 주조성1111

알루미늄 합금의 주조성은 용탕의 유동성 충진성에서 용탕 주위의 불량 탕류불량

등의 결함발생에 의해 평가된다 또한 용탕이 충진되고 나서 응고 종료까지 용탕보

급성에서 수축공 등의 기공결함발생여부 그리고 응고 후반부 blow hole porosity

터 실온까지 냉각동안 주조 균열성 수축에 의한 결함 발생 여부 등으로 평가된다

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이들의 주조성은 주조조건이나 주조방안에 따라 변화가 크지만 기본적으로는 표면

장력 응고특성 수축계수 등 합금조성에 거의 영향을 받는다 알루미늄합금 유동성

은 합금조성에 의해 현저하게 좌우되는데 알루미늄에 을 첨가할 경우 Si 2-6 Si

까지는 유동성이 저하되다가 구간에서는 첨가할수록 유동성이 증가하게14-22Si

된다 그러나 냉각속도 및 기타 주조조건에 따라 다소간의 차이는 있다 용탕 유동

은 고상선이나 공정상이 아니고 고상이 어느 정도 형성된 반응고 상태에서 이미 정

지한다 유동성 극대점은 일반적으로 계 합금의 경우 공정조성에 일치하지만 Al-Cu

계 합금은 공정조성에 일치하지 않는다Al-Si

계 합금에서 냉각속도가 느린 경우에는 함량이 일때 유동성이 최대가Al-Si Si 14

되나 금형주조와 같이 냉각속도가 빠른 경우 함량이 전후일 때 최대이다 Si 20

유동성이 최대가 되는 조성에서 주형벽에 속한 부위는 공정 조직이고 중심부위는

과공정 조직을 나타낸다 유동성은 주조조건에 따라 크게 변화하는데 특히 주입4)

온도가 높을수록 유동성이 직선적으로 향상되며 냉각속도에 따라서도 유동성이 변

하게 된다

주조성 평가는 주입온도 주형온도를 여러가지로 변화시켜 탕구 탕도를 낸 금형으

로 탕주위의 불량 수축공 균열 등이 없는 건전한 주물을 만드는 조건을 구한다

그 결과 주입온도의 가변범위 주형온도의 가변범위를 사용하여 주조성을 표시하는

값을 구하는데 값이 크면 주조성이 좋다는 것이다G G

알루미늄 용탕의 산화물 및 개량처리알루미늄 용탕의 산화물 및 개량처리알루미늄 용탕의 산화물 및 개량처리알루미늄 용탕의 산화물 및 개량처리2222

산화물을 함유한 용탕에 을 첨가하면 주물에 기공이 발생하며 이 용탕을 진공에Sr

서 탈가스 처리하여도 기공은 완전하게 제거할 수 없었으나 개재물처리로서 산화물

을 제거한 후 을 첨가하여 진공탈가스 처리하면 기공은 제거할 수있다 산화물을Sr

포함한 용탕에 를 첨가하면 진공탈가스해도 수소량은 밖에 감소시Sr 02cc100gAl

키지 못하나 산화물을 제거한 용탕에서는 수소량이 까지 제거되었는01cc100gAl

데 이것은 을 함유한 산화물이 기공의 원인이 되고 수소를 보다 강하게 용탕중 Sr

에 혼입하여 탈가스를 힘들게 하기 때문이다

알루미늄주조합금에서의 기공은 용융금속내에 고용되어 있던 수소나 CH4 N2등이

응고 도중 밖으로 빠져 나가지 못하고 내부에 잔류하거나 온도상승으로 인한 가스

방출로 발생한다 따라서 주조에 앞서 용탕을 충분히 탈가스 처리하고 주형은 완전

히 건조시켜야 한다

종래에는 알루미늄 용탕의 탈가스 처리재로써 염소가스 또는 염소계플럭스가 많이

사용되었으나 인체에 유해한 염소가스의 환경오염문제로 최근들어 질소가스와 아

르곤가스로 상당부분이 대체되고 있다 6)

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질소가스는 수분함유율이 높아 용탕과의반응성이 있어 탈가스 성능면에서 우수하지

못하므르 고품질의 알루미늄합금제조에는 불활성가스인 아르곤이 많이 사용되고 있

다

알루미늄합금 중에서 주조성 내마모성 및 내열성이 양호한 계 합금에서 유동 Al-Si

길이와 함유량의 관계를 조사하고 공정 에 첨가와 초정 에 첨가에 의한Si Si Na Si P

미세화처리가 유동길이 변화에 미치는 영향을 관찰한 연구가 있었다 함유량이 5) Si

까지는 유동성이 감소하고 그 이후부터 까지 향상되었으며 처리에 의4-5 20 Na

한 입자미세화는 유동성을 향상시키며 이것은 핵생성물의 감소에 수반한 응고 핵생

성의 곤란성에 의해 생기는 용탕의 과냉도에 기인한다 처리할 경우는 유동길이가 P

짧아지며 이것은 핵생성물의 증가에 수반된 초정 의 핵생성 촉진 및 미세화된 초Si

정 이 용탕에서 잘 부상하지 않기 때문이라 한다Si

알루미늄 주조합금의 열처리특성알루미늄 주조합금의 열처리특성알루미늄 주조합금의 열처리특성알루미늄 주조합금의 열처리특성3333

알루미늄 주조합금에서 기계적 성질에 영향을 미치는 인자에는 합금조성과 열처리

주조품의 건전성 미세조직에 크게 좌우된다 미세조직은 결정립의 dendrite arm

간격 제 상 입자의 크기와 분포를 들 수 있다 2

알루미늄 주조합금은 열처리에 의한 강도 및 경도의 상승정도에 따라 열처리용 합

금과 비열처리용 합금으로 나뉜다 열처리용 합금의 기계적 성질을 향상시키기 위

한 열처리법으로는 거의 대부분 고온 용체화처리와 인공시효처리가 시행되고 있다

열처리 변수는 거의 대부분 고온 용체화처리와 인공시효처리가 시행되고 있다 열

처리변수로는 용체화처리 온도와 시간 급냉속도 시효온도 및 시간을 들 수 있다

온도가 높을수록 석출물의 고용한과 확산속도가 증가하므로 고용가능한 모든 석출

물을 최대한 고용시키기 위해 재용해가 일어나지 않는 범위내에서 가장 높은 용체

화처리 온도를 선택해야 하며 열처리시간은 주조품의 두께나 노내의 장입량을 고

려하여 균일한 고용체를 얻을 수 있도록 충분히 길어야 한다 또한 냉각 도중 기계

적 성질이나 내부식성에 유해한 석출물의 생성을 피할 수 있도록 빠른 속도로 냉각

을 시켜야 한다 시효온도 및 시간에 따라 석출물의 형태 크기 분포와 양등이 결

정되므로 요구되는 강도와 연성에 따라 적절한 온도와 시간을 선택하여야 한다

주조품의 건전성을 나타내는 수축공과 기공은 어떤 다른 인자보다도 기계적 성질에

가장 심각한 영향을 미친다 응고 말기 수축부위에 대한 용탕공급이 원활하지 못할

때 발생하는 수축공은 적절한 일방향응고에 의해 제어가 가능하다 특정부위로 부

터 시작된 응고가 압탕쪽으로 진행되어 수축공이 발생하지 않도록 냉금과 단열재

압탕 탕도등의 설계가 적합하게 이루어져야 한다 이와같은 주조방안은 응고속도가

빠른 금형주조나 다이캐스팅보다 느린 응고속도로 기계적 성질이 낮은 사형이나 석

고형주조에서 더욱 중요하다

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알루미늄 합금의 미세조직알루미늄 합금의 미세조직알루미늄 합금의 미세조직알루미늄 합금의 미세조직4444

기계적 성질에 영향을 미치는 금속학적 조직인자로서는 와 결정립크기 제 상DAS 2

입자의 크기와 분포등이 있다 기계적 성질을 결정짓는 이들 조직인자를 제어하7)

고자 응고속도 조절 및 입자미세화 개량처리등의 용탕처리를 실시하게 된다 알루

미늄합금의 응고속도를 증가시키면 및 결정립이 미세해지며 용질원자의 고용DAS

한이 확대되고 편석이 감소할 뿐만이 아니라 제 상 입자의 정출량이 감소하고 크기2

도 작아진다 또한 수축공 및 기공이 감소하며 균일 미세하게 분산된다

주조조직의 결정립 크기 제어는 고품질 알루미늄 합금 제조시의 가장 중요한 고려

사항 중 하나이다 결정립이 미세해지면 주조중의 균열발생 경향이 감소하며 응고

말기에 생기는 수축공에 대한 용탕공급이 원활해지고 결정입계에 생성되는 기공이

나 제 상 입자들의 불순물이 미세하고 균일하게 분산되므로서 건전한 주조조직을2

얻을 수 있게 된다 또한 압연이나 압출등의 소성가공공정을 거치는 경우 미세결정

립조직은 균일하게 소성변형되어 균열발생을 억제시킬 뿐만 아니라 최종제품의 기

계적 특성을 향상시킨다 알루미늄합금의 결정립 미세화방법으로는 용탕에의 진동

발생법 및 염 계 합금 첨가법 등이 많이 이용되고 있다(salt) Al-Ti-B

계 합금은 주조성이 우수하고 내마모성이 뛰어나며 열팽창계수가 작은 장점이Al-Si

있는 반면 응고중 조대한 침상의 초정 또는 긍정 상이 석출하여 인성 및 절삭성Si

을 나쁘게 하는 단점이 있다 따라서 계 합금에서는 인성과 절삭성등을 부여 Al-Si

하기 위하여 조대한 침상의 공정 상을 구상으로 미세화시키는 개량처리를 실시하Si

게 된다 개량처리제로써 아공정 공정 계 합금에서는 이 과공정 계 Al-Si Na Al-Si

합금에서는 가 널리 사용되어 왔다 그러나 은 용탕중에서 쉽게 산화되어 소모P Na

되므로 개량 지속시간이 짧아 최근에는 지속성이 긴 이나 영구적인 가 공업적Sr Sb

으로 많이 쓰이고 있다 한편 과공정 계 합금의 개량처리에 대해서도 이외 Al-Si P

에 등의 원소가 고려된 적이 있으나 아직은 뚜렷한 결과가 나와 있지 않S Se As

다


우크라이나 재료과학연구소의 내열 알루미늄합금우크라이나 재료과학연구소의 내열 알루미늄합금우크라이나 재료과학연구소의 내열 알루미늄합금우크라이나 재료과학연구소의 내열 알루미늄합금1111

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우크라이나 재료과학연구소 는 수도인 에 위치하며 과학 아카데미 산하국(IPMS) Kiev

가연구소로서 현재 본 연구실과 공동 수행중인 한 유라시아과제 책임자인middot Milman

교수를 방문하여 한 우크라이나 공동연구과제인 자동차 부품용 내열 내마모 알루middot ldquo

미늄합금제조 기술지원 에 관하여 시험편 제작 및 특성평가 실험과 그리고 지금까rdquo

지 수행한 연구결과 보고서에 대하여 검토 협의하였다 그리고 본 연구과제로 파생

된 결과로서 공동으로 우크라이나 특허출원을 위한 협의를 하였고 또KIMM-IPMS

한 향후 알루미늄 주조합금에 대한 새로운 연구과제 도출에 대하여 토의하였다

지금까지 수행한 연구결과를 협의하였고 또한 에서 합금설계하여 제조한 잉고IPMS

트를 수입하고 이것을 재용해하여 시험편을 제작하였으며 시험편을 상온과 100

에서 고온인장시험을 수행하였다 본 연구의 목표는 에서 인장강200 250 200

도 연신율 인데 금번에 방문하여 직접 실험에 입회하여 에서 시190MPa 4 200

험한 결과 인장강도 연신율 로서 목표치보다 내열특성이 우수한 합금220MPa 8

소재임을 확인하였다 이 특성은 알루미늄 주조합금증 가장 많이 사용되는 재 A356

질은 에서 인장강도 연신율 에 비하면 내열특성이 배정도 우수200 85MPa 6 3

재질을 보이고 있음을 현지 연구실에서 직접 실험함으로서 확인하였다

지난 중간보고서시에는 인장강도는 그리고 연신율은 로서 강도는 높지230MPa 3

만 연성이 부족하여 연성을 향상시키는 합금설계가 보다 집중적으로 연구되어야 할

것으로 판단되어 이를 보완한 합금으로 시험편을 제작하여 시험한 결과 목표치를

만족하였음을 확인하였다

그림 과 같은 디젤엔진용 와 은 폭발에 의한 고온 상승으로1 Cylinder Head Piston

인하여 알루미늄합금의 내열성 문제 때문에 현재 배나 무거운 주철로 사용되고 있3

다 그림과 같이 자동차용 피스톤의 경우 부위에 따라 에서 까지 상승 140 260

하는 동시에 하중도 가해지므로 내열특성이 요구되고 있다

자동차 경량화에 의한 연비향상과 배기가스절감을 위해 에서 인장강도200

이상의 내열특성을 갖는 고온 알루미늄합금 개발로 기존 주철재 무게보다200MPa

분의 에 지나지 않은 새로운 알루미늄합금 개발이 절실하며 향후 하이브리드 수3 1

소 자동차 등 자동차 부품 경량화에 크게 활용될 것으로 판단된다 연구소에 IPMS

서 개 발한 또다른 고온 고강도 알루미늄합금은 시스템 주조용 공정합금 Al-Ti-Cr

으로서 높은 융점 압축시험에서 연성과 까지 높은 경도와 강도를 갖(1275 ) 800

는다 현재 L12 격자를 갖는 미세구조와 특성에 대한 연구가 진행 중에 있으며 이

개발 합금은 높은 융점 높은 탄성 계수 낮은 밀도 그리고 산화성 분위기에서 우

수한 내구성을 갖는 경량 재료이다

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고온용 알루미늄합금에 의한 자동차부품개발 적용고온용 알루미늄합금에 의한 자동차부품개발 적용고온용 알루미늄합금에 의한 자동차부품개발 적용고온용 알루미늄합금에 의한 자동차부품개발 적용Fig 1Fig 1Fig 1Fig 1

L12구조를 갖는 많은 Al3 계 합금들 중에서 특히 첨가된 합금들이 주목을 끌고Ti Cr

있는데 이들은 가장 우수한 내 산화성 중간정도의 경도 압축시험에서 가공 성형

특성이 우수하다는 것이다 공정 응고에 의해서 규칙적인 미세조직의 형성은 단일

상 재료에 비해서 파괴이전에 강도와 소성변형을 크게 향상시키며 높은 값의 탄성

계수를 갖는 경우 시험에서 변형을 보이고 합금의 bending micro-plastic eutectic

특성은 우수한 주조 특성을 나타낸다고 한다

또한 연구소에서는 원소 첨가한 고강도 및 고온용 알루미늄합금으로IPMS Sc Scd

원소 첨가한 주조 및 용 알루미늄합금을 개발하고 있다 및 과wrought 7075 7050

같은 고강도 합금에서 원소 첨가로 인하여 기계적 특성을 크게 증가Al-Zn-Mg Sc

시키고 있다 이러한 의 영향은 상태도에서 Sc Al-Sc Al3 금속간 화합물의 존재Sc

에 의해서 조절된다 급냉에 의해서 과포화 고용체의 형성과 시효과정에서 기지에

정합 경계를 가지며 분산된 Al3 금속간 화합물의 입자 석출에 대하여 많은 연구Sc

를 수행하고 있다

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부근에서 시효처리한 후 분산된300 Al 3 의 크기는 수 나노미터로 아주 미세하Sc

다

알루미늄합금에서 의 첨가는 항복강도와 최대 인장강도를 증가시길 뿐만 아니라Sc

합금의 가공성을 향상시키고 연성을 향상 시킨다 그리고 주방상태에서 결정립 크

기를 감소시키고 수지상 조직을 제기하여 미세한 등축정 조직의 형성을 유도하고

재결정화 온도를 급력하게 증가지키고 또한 금속 용접성을 향상시키고 내식성이 향

상된 알루미늄합금을 개발하고 있다

높은 재결정 온도때문에 합금들은 초소성 상태를 만들 수Al-Sc (Super plasticty)

있는 가장 좋은 재료이며 합금들은 초소성 재료로 많이 개발되고 있다Al-Mg-Sc

냉간압연 후 어닐링 처리와 같은 가공 열처후에 초소성을 나타내기 때문에 이들 합

금은 초소성 재료가 된다

선진 각국의 고온용 알루미늄합금 개발 현황선진 각국의 고온용 알루미늄합금 개발 현황선진 각국의 고온용 알루미늄합금 개발 현황선진 각국의 고온용 알루미늄합금 개발 현황2222

미국의 고온용 알루미늄 주조합금의 경우 계인Al-Cu-Ni-Co-Sb ASTM Spec

합금을 개발하여 사용하고 있으며 러시아의 경우 고온강도용 합금은203

에 및 원소를 첨가한 합금으로 에서도 견딜 수Al-5Cu-08Mn-06Mg Ti Zr 400

있는 합금을 개발하고 있다 이 합금은 계 합금에서 인체 8) Al-Cu-Ni-Co-Sb 203

에 유해한 원소대신 합금을 첨가시킨 합금으로서 합금에 비하여Sb Co Ti Zr 203

고온 인장강도가 우수하여 자동차 특수방산 항공기 및 우주산업용 부품으로 사용

되고 있다

즉 러시아 고온용 알루미늄 합금은 에서의 고온인장강도는100 200 300 400

각 로써 인 합금의 고온강도260 240 270 180 140 45MPa ASTM spec 203 220

보다 우수하다는 것이다 러시아가 보유한 이 신합금기술은 기존180 140 45MPa

합금보다 생산단가가 저렴하면서 기계적 특성이 우수하므로 국제경쟁력이 큰 합금

이라 하겠다

및 합금의 사용 온도는 각각 와 이며 내열성을 향Al-Cu Al-Si-Mg 250-300 200

상시키기 위해 첨가와 등을 첨가하고 있다05-07Mn Cr Ti Zr Ni W Mo Nd

이 합금에서 석출물이 생겨 전위의 이동을 방해하므로 내열성이 우수해 진AIMnCu

다

내열용 합금중 합금에서는 및 원소를 첨가시키나 러시ASTM sped 203 Ni Co Sb

아에서는 및 원소를 첨가시키고 있다Ti Zr

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이론적 실험적 접근방법이론적 실험적 접근방법이론적 실험적 접근방법이론적 실험적 접근방법1 1 1 1

최근 자동차 수요가 급증함에 따라 날로 심각해지는 환경오염 문제로 인하여 유럽

미국 등지에서 환경규제를 강화하고 있으며 특히 연비와 관련된 이산화탄소 감소

에 대한 환경규제로 유럽에서는 자동차의 경량화로 이산화탄소를 감소시킨다는 정

책을 내고 있다 즉 년에 리터 년에는 리터의 연비가 되 2008 167km 2012 198km

어야만 유럽지역으로 수출이 가능하기 때문에 이에 대한 자동차용 알루미늄합금에

의한 부품 개발이 시급한 실정이다

국내외 자동차업계에서는 고연비 또는 환경친화적 자동차 제조를 위하여 전기자동

차 수소연료 자동차 하이브리드 자동차 등 다양한 미래형 자동차를 개발하고 있

다 기존 자동차와는 달리 전지 및 모터 조절기 등의 탑재로 기존 차량보다

무거워지기 때문에 자동차 차체 및 부품의 경량화로 이 문제를 해결해200-300kg

야만 하는 것이다

대형자동차 배기 브레이크용 실린더와 륜차에 사용되는 알루미늄 등은air- 2 caliper

현재 보편적으로 사용되는 합금으로서 주조성이 우수하고 값싸므르 중력 주A356

조용 합금으로 널리 사용되고 있으나 온도 상승에 따라 고온강도가 현저히 저하되

므로 에서 고온 인장강도가 우수한 합금 적용이 필요하다 따라서 우크라이나200

재료연구소 에서 공정합금을 연구하였으며 공정합금은 공정상과(IPMS) Al-Si Al-Si

비교해 볼때 보다 더 다루기 어렵고 열역학적으로 안정한 알루미늄과 금속간화합물

의 구성에 의해 이루어져야 한다 이것은 개발된 합금의 높은 용해 온도와 그 합금

에의 첨가 합금 원소의 높은 수준 유지가 가능해 질것이고 이에 따라 고온에서 작

동중에 확산되는 것을 어느정도 방지할 수가 있어 내열특성이 좋아지게 된다 공정

합금은 금속간 화합물 상을 이상을 포함해야만 한다10-12mol

알루미늄과 다른 원소들의 삼원계 상태도의 분석은 삼원계 합금계와 합금Al-Mg-Si

내의 준 이원계 영역 a-Al-Mg2 가 요구조건을 만족하는 가장 완벽한Si base

이 될 것이다 이 부분의 준 이원계 공정합금의 용해 온도는 이며 이system 597

는 이원 공정계인 의 용해 온도보다 훨씬 좋다는 것이다 준 이원계Al-Si(577 )

(a-Al+Mg2 공정합금은 의Si) 10-12mol Mg2 를 포함하며 이 조직은 형태학상Si

으로 최근의 주조 합금 조직과 유사하다 게다가 계의 상태도의 특성이 Al-Mg-Si

기존 주조합금과 비교해 고용체내의 함유량을 십수배 정도 증가시키는 효과를Mg

보이고 있다 보다 중요한 것은 새로운 합금 개발에서 대응하는 합금계의 개발이다

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반면에 이런 은 기본 합금의 높은 용해 온도를 유지시켜야만 한다 한편 고system

온에서 충분한 강화효과가 확보되어야만 한다 다른 구비요건은 합금의 시효열처리

온도가 그 합금이 사용되는 사용온도에 비해 높아야 한다는 것이다 즉 새 합금에

영향을 주는 시스템은 적용 가능한 주조 합금의 시효 온도보다 높은 새로운 합금의

열처리 온도로 수행해야 한다 알루미늄 합금에서 기본 합금 원소로서 와 을 Sc Zr

사용한다 의 시효 온도에서 와 는 알루미늄 원소와 결합하여 알루 300-350 Sc Zr

미늄 에matrix Al3(SC1-xZrx 상을 형성한다 이 상의 결정구조는) L12 와 그것의

가 순 원소의 에 가깝다parameters Al lattice

본 연구의 목표는 자동차 산업에 적용이 가능하도록 삼원계 합금을 기본Al-Mg-Si

으로 하여 원소를 미량 첨가한 내열특성이 우수한 알루미늄 주조합금을 개발하Sc

는 것이다

고온용 알루미늄 합금설계 및 제조 기술지원고온용 알루미늄 합금설계 및 제조 기술지원고온용 알루미늄 합금설계 및 제조 기술지원고온용 알루미늄 합금설계 및 제조 기술지원2222

계 합금에서 용융점이 인Al-Si-Mg 555 a-Al+Mg 2 와 용융점이 인Si+Si) 449

a-Al+Mg2Si+Al3Mg2 상이 존재하게 된다 삼원계의 이원계 상의 경계는 완벽한 이

원계 상의 공정 구조를 얻을 수 있는 가능성이 있고 가용성의 삼원계 공정구조의

형태를 피할 수 있다는 것이다 그것은 구성 요소비 CMgCSi 에서 내에 존23 3

재하는 특정영역에 생긴다 최고 용융점 의 공정 합금은 597 C MgCSi 일때= 249

존재하게 된다는 것이다 합금 용해 시 온도에 의존하는 공정 변형선 univariant L

a-Al+Mg 2 조밀 구역은 에서 볼 수 있다Si Fig 2 CMgCSi 지접의 공정 합= 249

금 구성요소의 이탈은 양쪽 영역의 용융온도 간격의 증가와 Tme의 감소에 의해 동

반된다

회색 부분은 결정립의 (a-Al+Mg2 합금 이원 영역을 나타낸다Si) Tme는 합금의 공

정 평형선을 따라 용해 종료 시 온도를 나타내고 Tme Tm

e는 삼원계의 용융점

을 나타낸다 삼원계 상태도의 구간별 특징은 준 이원계 영역과 마그네 Al-Mg-Si -

슘 영역으로의 이원계 합금 구역이다 이 생성물은 그 생성물의 상 구성enriched

요소와 구조를 보유한 공정 합금계의 마그네슘 성분이 에서 조절된다고 가02-6

정한다 이원 삼원계 공정 합금의 전형적인 미세조직은 과 같다 Fig 3

그림 는 아공정과 과공정 알루미늄합금의 미세조직을 나타낸 것으로서 사4 a) b) w

진은 아공정 조직이며 사진은 과공정 조직을 나타내고 있는데 이는 준 이원계c)

영역의 전형적인 합금 조직이다

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제 절 원소첨가에 따른 소재 특성제 절 원소첨가에 따른 소재 특성제 절 원소첨가에 따른 소재 특성제 절 원소첨가에 따른 소재 특성2222

계에서계에서계에서계에서1 Al-Mg-Si Mg1 Al-Mg-Si Mg1 Al-Mg-Si Mg1 Al-Mg-Si Mg2222 의 양이 기계적 특성에 미치는 영향의 양이 기계적 특성에 미치는 영향의 양이 기계적 특성에 미치는 영향의 양이 기계적 특성에 미치는 영향Si Si Si Si

합금 조직은 공정과 양쪽 상(Mg2 고용 의 결정립을 동시에 포함한다 이런 조직Si )

들은 비정상적인 것을 야기시키고 주조재의 물리적 기계적 특성에 큰 영향을 미ldquo

친다 강화상의 준이원계 합금의 기계적 특성 의존도는 에 나타내었다 최대 Fig 5

강도는 Mg2 합금의 아공정 영역이며 소성가공성은 동일Si 10-12 (hypoeutectic)

한 조성 범위에서는 Mg2 의 증가와 함께 감소한다 에서와 같이Si Fig6 Mg2 의Si

의 조성변화에 있어서의 마모와 마찰력의 의존성은 역시 복잡한 특징을 나2-64

타내며 모든 합금에서 증대에 관한 영향을 관찰하였다wear

마모율 Id 곡선에서 Mg2 와 에서 두 최소 지점이 관찰되며 고강도Si 131 369

특성과 내모성을 얻기 위해서는 하나는 합금에서 공정에 가까운 합금이어야 한다

상기에서 아공정 (a-Al+Mg2 합금을 선택하였다Si)

조성비와 온도에 따른 공정 변경선조성비와 온도에 따른 공정 변경선조성비와 온도에 따른 공정 변경선조성비와 온도에 따른 공정 변경선Fig 2 MgSi L a-Al+MgFig 2 MgSi L a-Al+MgFig 2 MgSi L a-Al+MgFig 2 MgSi L a-Al+Mg 2222 상상상상SiSiSiSi

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삼원계 합금의 미세조직삼원계 합금의 미세조직삼원계 합금의 미세조직삼원계 합금의 미세조직Fig 3 Al-Mg-SiFig 3 Al-Mg-SiFig 3 Al-Mg-SiFig 3 Al-Mg-Si

삼원계 공정삼원계 공정삼원계 공정삼원계 공정a) (a-Al+Mga) (a-Al+Mga) (a-Al+Mga) (a-Al+Mg2222 이원계 공정 조직이원계 공정 조직이원계 공정 조직이원계 공정 조직Si+Si) b) (a-Al+MgSi+Si) b) (a-Al+MgSi+Si) b) (a-Al+MgSi+Si) b) (a-Al+Mg2222Si)Si)Si)Si)

삼원계 공정조직삼원계 공정조직삼원계 공정조직삼원계 공정조직c) (a-Al+Mgc) (a-Al+Mgc) (a-Al+Mgc) (a-Al+Mg2222Si+AlSi+AlSi+AlSi+Al3333MgMgMgMg2222))))

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삼원계에서삼원계에서삼원계에서삼원계에서Fig 4 Al-Mg-Si a-Al+MgFig 4 Al-Mg-Si a-Al+MgFig 4 Al-Mg-Si a-Al+MgFig 4 Al-Mg-Si a-Al+Mg2222 의 미세조직의 미세조직의 미세조직의 미세조직Si)Si)Si)Si)

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삼원계 합금의 준이원계삼원계 합금의 준이원계삼원계 합금의 준이원계삼원계 합금의 준이원계Fig 5 Al-Mg-Si (a-Al+MgFig 5 Al-Mg-Si (a-Al+MgFig 5 Al-Mg-Si (a-Al+MgFig 5 Al-Mg-Si (a-Al+Mg2222 용융 혼합물 근처에용융 혼합물 근처에용융 혼합물 근처에용융 혼합물 근처에Si)Si)Si)Si)

위치한위치한위치한위치한 MgMgMgMg2222 의 양이 기계적 특성에 미치는 영향의 양이 기계적 특성에 미치는 영향의 양이 기계적 특성에 미치는 영향의 양이 기계적 특성에 미치는 영향Si Si Si Si

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고온 알루미늄 주조합금 개발고온 알루미늄 주조합금 개발고온 알루미늄 주조합금 개발고온 알루미늄 주조합금 개발2222

상온과 고온에서 우수한 물리적 기계적 특성을 얻기 위한 기본적인 공정 합금은

고용 및 분산강화효과를 증대시키는 과 희토류 성분인 및 원소Ti Cr Mn Zr Sc B

함유량 변화에 따른 효과를 알아야 한다 이들 첨가원소들은 초기 아공정 합금에서

초정 Mg2 가 나타난다 원소의 합금 그리고 다양한 열처리에 의해 공정합Si Sc Zr

금(a-Al+Mg2 에는Si) Al3(Sc1-x Zrx 입자가 형성된다 공정 집합체 와 상호) (colonise)

작용을 하지 않는 강화입자의 화학적인 성질은 상 의 화학적인 구성과 달라(phase)

야 한다 또한 분산된 입자는 공정화합물의 기지에 정합 구조를 가져야 (coherent)

한다 준 이원계 공정변태는 결정과정에서 필요한 상이 형성되며 이것은 고온에서

공정 화합물의 강화 안정성을 확보하게 된다

과 같이 금속 현미경 조직에 의하면 새로운 구성 성분은 기본 합금에 첨Fig 6 Si

가와 함께 삼원계 공정이 나타났고 이 성분의 양은 첨가에 따라 증가한다Cr

에서 첨가된 은 공정 변태 온도의 변화를 보이지 않고 있으나044wt 058wt Cr

용해시 이 조금 증가하는 것을 관찰되었다 또한 은mushy zone Cr (a-Al+Mg2Si)

공정의 분산을 유발시키고 있음을 확인되었다

개발하고 있는 합금계에서 을 첨가하면 강도향상과 내부식성을 향상된다고 한Mn

다 미세조직에서 본 바와 같이 기본 합금에서 의 함유량이 Fig 7 Mn 102 wt

이상 증가한 것은 이 포함된 금속간화합물계의 조대한 결정구조Al Mn Cr Fe Si

가 많이 형성되는 것을 확인할 수가 있었다

알루미늄 주조합금에서 원소첨가 효과알루미늄 주조합금에서 원소첨가 효과알루미늄 주조합금에서 원소첨가 효과알루미늄 주조합금에서 원소첨가 효과3 Sc3 Sc3 Sc3 Sc

알루미늄합금 개발분야에서 최근 년 동안 획기적인 성공은 원소에 의한 미세20 Sc

한 조직을 갖는 고강도 알루미늄합금 개발이다 현재 알루미늄 합금이 다성분계로

된 이후로 첨가는 다른 성분들과 함께 의 상호작용으로 다양한 합금에 많은Sc Sc

우수한 특성을 갖게 되었다

원소의 용융온도는 이며 온도는 이다 본 기술지원과제에Sc 1540 boiling 2700

서 사용된 모합금은 이다 알루미늄 내에 의 고용도가 정Al-2 wt Sc Sc 03 wt

도이기 때문에 이와 같은 모합금은 항상 Al3 금속간화합물을 포함하고 있다Sc

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원소 첨가에 따른 개발 합금의 미세조직 변화원소 첨가에 따른 개발 합금의 미세조직 변화원소 첨가에 따른 개발 합금의 미세조직 변화원소 첨가에 따른 개발 합금의 미세조직 변화Fig 6 CrFig 6 CrFig 6 CrFig 6 Cr

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이 포함된 공정 합금에서 원소 관찰이 포함된 공정 합금에서 원소 관찰이 포함된 공정 합금에서 원소 관찰이 포함된 공정 합금에서 원소 관찰Fig 7 102 wt Mn Si Mn CrFig 7 102 wt Mn Si Mn CrFig 7 102 wt Mn Si Mn CrFig 7 102 wt Mn Si Mn Cr

내 의 최대고용도은 약 이며 공정 반응Al Sc 03 wt L a-Al+Al 3 는Sc

합금에서 관측되었다 일반적으로는 최대 가 포함Al-055wtSc[8] 03 wt Sc

된 합금을 얻을 수가 있다 이러한 알루미늄합금은 냉각과 시효 처리로 인하여

Al3 로 석출된다 또한 이 보다 높게 첨가되면Sc Sc 055 wt Al3 초정 석출물은Scr

주조 공정에서 입자 크기가 크게 감소된다 그러나 만약 성분이 존재하 Ti Zr Hf

면 의 고용한도를 떨어뜨려 입자 크기는 급격하게 줄어든다고 한다Sc [10]

합금을 나 더 높은 온도에서 급냉한 이후나 용해시 냉각속도를Al-Sc 610-620

보다 급냉했을 경우 최대 를 포함한 합금은100 s 03wt Sc Al 3 입자 생성 고Sc

용도가 저하되지 않은 것으로 확인되었다 급냉된 합금의 시효처리 동안 Al3 의Sc

상들이 석출되며 시효의 최적 온도는 인 것으로 확인되었다 합금300 Al-base

용해 온도는 보통 이하이기 때문에 예열 온도로부터 이들 합금의 급냉은600 Sc

의 변태가 용체화 하지 않고 Al3 의 두 번째 침전물 생성은 오직 빠른 결정 이후Sc

합금의 시효처리에 의해서만 가능하다

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알루미늄 합금에서 특별한 의 영향은 천이 금속들의 합금화 고유의 특성에 따라Sc

관측된다 고용 결정화시의 작은 온도 변화 약 의 고액공존영역 는 상대적으 낮 ( 5 )

지만 매우 두드러지는 의 용해성 온도가 내려감에 따라 크게 떨어지는 용해성Al

과포화 고용체 형성 경향 그리고 알루미늄의 용체화시 확산 공정이 감소된다

은 알루미늄 모합금에서 금속간화합물Sc Al3 의 특이한 특성에 관련된 장점을 가Sc

지고 있다 금속간화합물 10-11) Al3 의Sc L12 격자는 격자상수의 적은 한도(14

까지 에서는 격자와 동일구조이다 따라서) Al Al3 의 최초 입자는 에 의해 영향Sc Sc

을 받은 알루미늄 합금의 결정화에 강한 변화를 보이며 잉고트의 결정립을 미세화

시킨다 열처리시 과포화된 용체화 처리로부터 석출된 Al3 입자는 오랜시간 매우Sc

천천히 응집성을 유지한다 이 경우 Al3 의 입자 석출물은 어느 합금성분보다 비Sc

강도를 가장 높게 한다 의 항복 강도의 증가는 Al 1 at Sc σs c 1000 asymp

에 의한다 추가적인 합금 특성의 향상은 합금되는 다른 천이 금속MPaat (Zr

의 수와 함께 의 첨가에 의해 이루어지는 것이다Mn Ti etc) Sc [11-15]

합금에 을 첨가하면 구조 변화 없이Zr Al3(Sc1-xZrx 의 형성과) Al3 계에 용해된Scr

다 이 경우 합금 구조의 새로운 계로 변화하는 강한 성향은 유지된다 게다가 Al-

Al3(Sc1-xZrx 계는 합금의 고온 안정성을 향상하는) Al3 보다 응고를 적게 하는 경Sc

향이 있다[1516]


내열 알루미늄 주조합금의 최적의 열처리 공정개발내열 알루미늄 주조합금의 최적의 열처리 공정개발내열 알루미늄 주조합금의 최적의 열처리 공정개발내열 알루미늄 주조합금의 최적의 열처리 공정개발1111

삼원계에서 첨가한 합금의 열처리특성을 관찰하였다AI-Mg-Si 025wt Sc

(a-Al+Mg2 공정합금의 용융점은 고액공존구간이 약 가량 상승하는 등 큰 변Si) 2

화는 관찰되지 않았다 Al3 상의 석출강화기구를 관찰하기 위하여 에서(ScZr) 300

주조 잉곳을 시효 열처리하였다 와 의 동시 첨가하면 고용체의 금속 결정 Sc Zr a-

증가율에 대한 이방성을 감소시키고 잉고트의 위치에 따라 균일하게 분포되었다

표 에서 본 바와 같이 합금은 정도의 온도로 열처리를 하면2 ASM10 280-320

Al3(Sc1-xZrx 의 석출이 관찰되고 있으며 이런 열처리는 모든 시효온도에서 경도를)

증가시키고 있으며 에서 최고 경도를 나타내었다300-320

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여러번 실험을 수행한 결과 와 의 최적 비율을 알 수가 있었다 즉 과 이Sc Zr Sc Zr

비율의 합금은 조성 하락과 함께 경도를 증가시킨다 그리고 와11 022 wtSc

이 첨가된 합금은 시간 시효처리 될 동안 지속적으로 경도가 증가012 wtZr 100

되며 그러나 만 첨가된 합금은 시효처리하여도 크게 강화되지 않는다 열처리전Zr

주조상태의 경도는 이나 에서 시간동안 열처리한 시험편의 경도는970MPa 300 5

로 증가된다 에서 관찰한 바와 같이 시효처리로 인하여 가 포함1200MPa Fig 8 Sc

된 미세 석출물을 분산시킨다

열처리 온도 및 시간에 따른 합금의 경도변화열처리 온도 및 시간에 따른 합금의 경도변화열처리 온도 및 시간에 따른 합금의 경도변화열처리 온도 및 시간에 따른 합금의 경도변화Fig 8Fig 8Fig 8Fig 8

첨가량에 따른 합금의 특성 변화첨가량에 따른 합금의 특성 변화첨가량에 따른 합금의 특성 변화첨가량에 따른 합금의 특성 변화2 Si Mg2 Si Mg2 Si Mg2 Si Mg

아공정과 과공정에 의한 기계적 특성은 서로 다르다 즉 은 과공정 ASM10 ASM22

합금이며 합금은 아공정이다 이들 합금의 전형적인 구조는 그림ASM20 ASM21

와 같다 표 에서와 같이 아공정과 과공정합금은 공정상과 초정 또는10 a b 2 a-Al

Mg2 결정에 의해 용해 영향을 알 수가 있다Si

- 38 -

의 에서와 같이 합금의 구조는Fig 14 c ASM14 ASM15 Al3Mg2가 함유된 소량의

삼원 공정을 포함하고 있다 이 합금의 온도 곡선은 용융점에 상응하는 추가 영향

인 에서 나타난다 시험편을 제조하여 소재특성을 평가하기 위해460 (Fig 10 c)

서는 시편을 에서 시간 열처리하였다 기계적 특성시험 결과 아공정인300 5

에서 과공정인 합금으로 갈수록 고온강도를 증가시키고 있는 반면 연ASM20 ASM22

신율은 정반대로 감소하는 경향을 보였다

Fig 9 AlFig 9 AlFig 9 AlFig 9 Al3333(Sc(Sc(Sc(Sc1-x1-x1-x1-xZrZrZrZrxxxx 입자가 함유한입자가 함유한입자가 함유한입자가 함유한) eutectic(a-Al+Mg) eutectic(a-Al+Mg) eutectic(a-Al+Mg) eutectic(a-Al+Mg2222 주조합금의주조합금의주조합금의주조합금의Si)Si)Si)Si)

전자현미경 조직 관찰전자현미경 조직 관찰전자현미경 조직 관찰전자현미경 조직 관찰

첨가량에 따른 인장특성첨가량에 따른 인장특성첨가량에 따른 인장특성첨가량에 따른 인장특성3 Si Mg3 Si Mg3 Si Mg3 Si Mg

계 합금에서 의 비율에 따라서 인장특성은 와 같이 서로Al-Si-Mg MgSi Fig 11

상이한 특성을 보이고 있다 상온에서 인장강도는 비율이 에서 로 증 MgSi 225 25

가 될수록 에서 로 증가되다가 그 이상일때는 다시 감소하는 현상215MPa 330MPa

을 보이고 있다

- 39 -

또한 에서 인장강도의 경우 비율이 에서 까지는 로200 MgSi 225 255 250MPa

유지되다가 이후부터는 감소하는 경향을 보이고 있다255

한편 상온과 에서의 인장강도 차이는 비율이 경우 로 차이290 MgSi 225 27MPa

가 적으나 비율에서는 의 큰 차이가 나타남을 관찰되었다 그리고 항복285 110MPa

강토의 경우도 인장강도와 유사한 경향을 보이고 있다 과 같이 및 Fig 12 20 20

에서 합금의 과단면은 연성인 것으로 관찰되고 있다0 ASM20

합금의 열분석과 화학조성합금의 열분석과 화학조성합금의 열분석과 화학조성합금의 열분석과 화학조성Table 2 ASMTable 2 ASMTable 2 ASMTable 2 ASM

- 40 -

합금에 원소 첨가합금의 미세조직합금에 원소 첨가합금의 미세조직합금에 원소 첨가합금의 미세조직합금에 원소 첨가합금의 미세조직Fig 10 Al-Si-Mg ScFig 10 Al-Si-Mg ScFig 10 Al-Si-Mg ScFig 10 Al-Si-Mg Sc

- 41 -

합금에서 함유량에 따른 고온특성합금에서 함유량에 따른 고온특성합금에서 함유량에 따른 고온특성합금에서 함유량에 따른 고온특성Fig 11 ASM-Sc MgSiFig 11 ASM-Sc MgSiFig 11 ASM-Sc MgSiFig 11 ASM-Sc MgSi

- 42 -

아공정 합금을 인장시험후 파단면 관찰아공정 합금을 인장시험후 파단면 관찰아공정 합금을 인장시험후 파단면 관찰아공정 합금을 인장시험후 파단면 관찰Fig 12 ASM20 20 200Fig 12 ASM20 20 200Fig 12 ASM20 20 200Fig 12 ASM20 20 200

- 43 -

표 합금에서 대표적인 인 합금과 인2 Hypoeutectic ASMC20 Hypoeutectic

합금에 대한 각 온도별 인장시험을 수행한 결과 과 같다 이들 두ASMC22 Fig 13

합금의 비율은 유사하지만 합금은 아공정이고 합금은 과공MgSi ASMC20 ASMC22

정 합금이다 인장강도의 경우 상온에서는 두 합금 모두 로 유사하였으나 320MPa

로 높아질수록 과공정인 합금은 로서150 200 250 ASMC22 275 250 255MPa

까지 별로 저하되지 않고 아공정인 합금의 보다250 ASMC20 260 225 205MPa

다소 우수함을 보이고 있다 항복강도도 유사한 경항을 보이고 있음을 확인하였다

에서 본 바와 같이 과공정합금인 합금과 를 첨가하지 않은Fig 14 ASMC22 Sc

합금 그리고 기존에 가장 많이 사용되고 있는 합금과의 온도별 인장특ASM-1 356

성을 보이고 있다 기존에 가장 많이 사용되고 있는 합금의 경우 상온에서는 356

로 우수하나 에서는 로 급격하게 감소함을 알 수가 있다270MPa 200 85MPa

한편 우크라이나 재료과학연구소가 개발한 합금은 에서 인장강도가ASMC22 200

로서 합금보다 배정도 우수함을 보이고 있다 또한 원소를 첨가하250MPa 356 3 Sc

지 않은 합금은 보다는 떨어지지만 에서 로서 상당ASM-1 ASMC22 200 195MPa

히 우수한 것으로 관찰되고 있다

- 44 -

합금에서 및 첨가량에 따른 인장특성 비교합금에서 및 첨가량에 따른 인장특성 비교합금에서 및 첨가량에 따른 인장특성 비교합금에서 및 첨가량에 따른 인장특성 비교Fig 13 Al-Si-Mg Si MgFig 13 Al-Si-Mg Si MgFig 13 Al-Si-Mg Si MgFig 13 Al-Si-Mg Si Mg

- 45 -

각각 다른 합금에서 온도별 고온 인장특성 비교각각 다른 합금에서 온도별 고온 인장특성 비교각각 다른 합금에서 온도별 고온 인장특성 비교각각 다른 합금에서 온도별 고온 인장특성 비교Fig 14Fig 14Fig 14Fig 14

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합금별 고온 특성비교합금별 고온 특성비교합금별 고온 특성비교합금별 고온 특성비교4 Creep4 Creep4 Creep4 Creep

는 합금별 에서 하중으로 시간 시험을 비교한 것으Fig 15 200 80MPa 100 Creep

로서 과공정 합금은 변형이 로서 합금의 변형율 보다 매ASMC22 011 ASM-1 022

운 안정된 합금인 것을 알 수가 있으며 특히 합금의 변형을 보다 약 배정356 029 3

도 특성이 우수함을 알 수가 있다Creep

합금별 에서 하중으로 시간 시험비교합금별 에서 하중으로 시간 시험비교합금별 에서 하중으로 시간 시험비교합금별 에서 하중으로 시간 시험비교Fig 15 200 80MPa 100 CreepFig 15 200 80MPa 100 CreepFig 15 200 80MPa 100 CreepFig 15 200 80MPa 100 Creep

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합금별 고온 압축강도합금별 고온 압축강도합금별 고온 압축강도합금별 고온 압축강도5555

은 과공정합금인 합금과 를 첨가하지 않은 합금 그리고Fig 16 ASMC22 Sc ASM-1

기존에 가장 많이 사용되고 있는 합금에 대하여 각각 에서 고온 압축강도356 200

를 시험한 것이다 기존에 가장 많이 사용되고 있는 합금의 경우 압축강도는 356

로 매우 낮으나 합금의 압축강도는 로서 합금보다 배90MPa ASMC22 265MPa 356 3

정도 월등히 우수함을 보이고 있다 또한 원소를 첨가하지 않은 합금은 Sc ASM-1

보다는 떨어지지만 에서 압축강도가 로서 상당히 우수한 것ASMC22 200 205MPa

으로 관찰되고 있다

합금별 에서 압축강도 비교합금별 에서 압축강도 비교합금별 에서 압축강도 비교합금별 에서 압축강도 비교Fig 16 200Fig 16 200Fig 16 200Fig 16 200

마모시험마모시험마모시험마모시험6666

본 기술지원과제에서는 두가지 방법으로 마모시험을 수행하였다 첫째는 과 Fig 17

같이 내열 알루미늄합금 소재에 대한 마모시험을 수행한 마모시험기와 마모를 한

시험편을 보여 주고 있으며 시험조건은 건식으로 속도로 회전시키면서72rpm cycle

당 마모량을 환산하였다 는 과공정합금인 합금과 를 첨가하지 fig 18 ASMC22 Sc

않은 합금 그리고 기존에 가장 많이 사용되고 있는 합금에 대하여 마모ASM-1 356

시험을 수행한 것이다 모든 합금별 마모량은 30-354

로서 큰 차이는 없gcycle

으나 합금이 다른 합금보다는 다소 우수한 것으로 판단된다ASMC22

- 48 -

마모시험기 및 마모시험편마모시험기 및 마모시험편마모시험기 및 마모시험편마모시험기 및 마모시험편Fig 17Fig 17Fig 17Fig 17

합금별 마모특성 비교합금별 마모특성 비교합금별 마모특성 비교합금별 마모특성 비교Fig 18Fig 18Fig 18Fig 18

- 49 -

의 마모시험은 한 상태에서 상온에서 마모시험을 수행한 것이고Fig 17 static Fig

는 실제 제품이 사용되는 조건과 유사하게 하게 온도를 상승시키면서19 dynamic

마찰시험 을 수행한 것이다(tribology)

내마모성은 합금의 필수 특성이며 지금까지 경도와 인장 강도와 관련하여 내모성을

유추하였으며 보다 정확하게 판단하기 위해서는 내마모성은 σYSσTS비 또는 충

격 인성과 관계있는 것으로 판단된다 실험에 의한 단순한 관련성에 의한 합금의

기계적 특성과 내마모성을 관련시키지 않아야 한다 또한 이것은 구조적인 구성요

소의 특성과 다양한 특성 조건에서 판단해야 한다 이런 접근 방법으로 마모 과정

은 표면층에 항복 응력형성 소성변형 온도 미세조직 변형 금속내 미세조직결함

누적을 발생시키는 표면의 상호작용 등에 영향이 있다

내마모용 재료의 주조 상태에서는 불균질한 미제조직의 합금을 사용하는 것이 적절

하다 이 경우 내마모성은 금속 계 구조와 양 강화상의 성질에 의해 큰 영향을 받

는다 분리된 세부적인 내마모성이 증가되기 위한 커다란 가능성은 잉고트 품질 향

상과 구조에 목적을 둔 특별한 기술적인 방법의 개발에 달려있다 에 주입 온 mold

도 냉각 비율 설계 변수는 결정화 과정과 다양한 주조 표면에 합금의 미세조직 상

태 형성에 영향을 미친다 주조 몰드 접촉면의 냉각 설치나 단열 코팅의 chamber

적용은 잉고트의 응력을 재분배하게 하고 주조 시 내마모성에 영향을 미친다고 판

단된다

에서 합금별 온도에 따라 및 하중에서 내마모성을 비교시험200 static dynamic

한 결과는 과 같다 와 에서 합금의 내마모성은 다른 재Fig 20 22 260 ASM10

질보다 월등히 우수한 것으로 알 수가 있다 합금의 시험상태에서 마 356 dynamic

모량은 로서 내마모성이 매우 불량하나 합금은 로 내마모성이 월180 ASM10 50

등히 우수한 것으로 나타났다 를 첨가하지 않은 합금의 시험상 Sc ASM-1 dynamic

태에서 마모량은 로서 첨가 보다는 떨어지지만 일반적으로 가장110 Sc ASM-1

많이 사용되는 합금보다는 우수한 결과를 나타내고 있다 에서 및356 260 356

합금의 경우 시험상태에서 마모량은 한 상태의 내마모성보ASM-1 dynamic static

다 좋지가 않았으나 합금은 반대로 시험상태에서의 내마모성이 오ASM10 dynamic

히려 우수함을 보이고 있다

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Fig 19 Dynamic loading wear machineFig 19 Dynamic loading wear machineFig 19 Dynamic loading wear machineFig 19 Dynamic loading wear machine

Fig 20 The wear under static and dynamic loadingFig 20 The wear under static and dynamic loadingFig 20 The wear under static and dynamic loadingFig 20 The wear under static and dynamic loading

(s)static wear (d)dynamic wear(s)static wear (d)dynamic wear(s)static wear (d)dynamic wear(s)static wear (d)dynamic wear

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배기 브레이크용 실린더의 성능시험 및 피로내구시험배기 브레이크용 실린더의 성능시험 및 피로내구시험배기 브레이크용 실린더의 성능시험 및 피로내구시험배기 브레이크용 실린더의 성능시험 및 피로내구시험1 air-1 air-1 air-1 air-

제동 부품은 자동차의 대형화 및 엔진성능의 향상에 따라 이상까지 향상되고180

있으나 현재 사용되고 있는 알루미늄합금소재는 이상부터 인장특성이 급격하120


였다 배기브레이크용 의 조립도를 보여 주고 있다 Fig 21 Air cylinder

는 본 기술지원 사업에서 우크라이나 신합금으로 제작한 이상의 대형자Fig 22 5ton

동차에 사용되는 배기브레이크용 실린더이며 시제품에 대한 소재특성을 실험한air-

결과 주조결함인 보이지 않으며 주조상태가 양호한 것으로 판명되었다

배기브레이크용배기브레이크용배기브레이크용배기브레이크용Fig 21 Air cylinder AssyFig 21 Air cylinder AssyFig 21 Air cylinder AssyFig 21 Air cylinder Assy

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은 신합금으로 제조한 배기브레이크용 에 대한 내압시험Fig 23 Air cylinder case

및 피로 내구시험을 하는 장비로서 내압 기밀성시험은 공기압 을 가했을10kg

경우 각 부위에 누설이 없어야 한다 시험결과 아주 양호한 것으로 판명되어 주조

결함 등 부품에는 이상없는 것으로 확인되었다

피로내구시험은 에서 압력하에서 왕복운동을 만회 반동운177 7kg 40mm 100

동을 했을때 심한 마모나 변형이 없어야 한다 실제로 만회를 반복시험하여 관 100

찰한 결과 특정 부위에 마모나 변형이 관찰되지 않고 양호한 것으로 판명되었다

배기브레이크용배기브레이크용배기브레이크용배기브레이크용Fig 22 Air cylinderFig 22 Air cylinderFig 22 Air cylinderFig 22 Air cylinder

배기브레이크용 의 성능시험 및 내구성 시험기배기브레이크용 의 성능시험 및 내구성 시험기배기브레이크용 의 성능시험 및 내구성 시험기배기브레이크용 의 성능시험 및 내구성 시험기Fig 23 Air cylinderFig 23 Air cylinderFig 23 Air cylinderFig 23 Air cylinder

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배기브레이크용 의 성능시험 및 내구성 시험결과배기브레이크용 의 성능시험 및 내구성 시험결과배기브레이크용 의 성능시험 및 내구성 시험결과배기브레이크용 의 성능시험 및 내구성 시험결과Table 3 Air cylinderTable 3 Air cylinderTable 3 Air cylinderTable 3 Air cylinder

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륜차 의 성능시험 및 피로내구시험륜차 의 성능시험 및 피로내구시험륜차 의 성능시험 및 피로내구시험륜차 의 성능시험 및 피로내구시험2 2 Caliper case2 2 Caliper case2 2 Caliper case2 2 Caliper case

는 륜차용 캐리퍼 이며 이 제품의 성능시험중 기밀성시험은Fig 24 2 body 200kg

의 고압을 분간 가했을 때 누유가 없어야 하고 시린더 몸체에 공기압1 5kg

가압앴을 때 기밀성을 유지해야 한다 또한 의 상태로 초간 유지했을 759mmHg 30

때 변화량이 이하 이어야 한다 기밀성시험 결과 표 와 같이 의1mmHg 4 200kg

고압으로 분간 유지했을 때 누유없이 양호하였으며 공기압 가압했을 때1 5kg

누유현상이 없었고 또한 유지했을 때 변화량이 거의 없는 등 만족한 결759mmHg

과를 얻었다

그리고 에서 압력하에서 시간당 으로 번 속도로200 45kg 2000cycle 1000 100

만번 반복하는 피로내구특성시험을 수행한 결과 만족할 만한 내열특성 및 내구특성

을 나타내었다

륜차륜차륜차륜차Fig 24 2 Caliper caseFig 24 2 Caliper caseFig 24 2 Caliper caseFig 24 2 Caliper case

륜차 조립도륜차 조립도륜차 조립도륜차 조립도Fig 25 2 CaliperFig 25 2 CaliperFig 25 2 CaliperFig 25 2 Caliper

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륜차 와 성능시험 및 내구성 시험결과륜차 와 성능시험 및 내구성 시험결과륜차 와 성능시험 및 내구성 시험결과륜차 와 성능시험 및 내구성 시험결과Table 4 2 Caliper caseTable 4 2 Caliper caseTable 4 2 Caliper caseTable 4 2 Caliper case

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기술지원 추진일정기술지원 추진일정기술지원 추진일정기술지원 추진일정1111

가 우크라이나 재료과학연구소 방문하여 기술지원 추진협의 (IPMS)

한국기계연구원 부설 재료연구소 의 연구원은 년 월에 우크라이나 재료(KIMS) 2005 9

과학연구소 를 방문하여 내열성이 우수한 알루미늄 주조합금에 대하여 공동으(IPMS)

로 연구개발 및 자동차부품 적용을 위한 기술협력하기로 하였다

즉 재료과학연구소 가 보유한 합금소재를 주 대철에 정보제공하였으며 이 합(IPMS) ( )

금을 이용하여 대형자동차 이상 에 사용되는 배기브레이크용 실린더 과(5t ) air- Piston

륜차에 사용되는 알루미늄 등의 제동 부품을 개발하기로 협의하였다 자동2 caliper

차 엔진성능의 향상에 따라 이상 가혹한 조건에서도 견디는 소재를 요구하고150

있으나 현재 사용되고 있는 합금소재는 이상부터 인장특성이 급격하게 저356 120

하되는 소재를 사용하고 있어 이에 대한 내열용 알루미늄 소재개발이 필수적이다

나 년 월 모스크바 금속대학 교수나 년 월 모스크바 금속대학 교수나 년 월 모스크바 금속대학 교수나 년 월 모스크바 금속대학 교수 초청초청초청초청 자문자문자문자문 2006 1 2006 1 2006 1 2006 1 BBBBeloeloeloelovvvv

세계 및 러시아 알루미늄 주조합금에 관한 내열성 및 고강도 등의 연구개발 현황에

관하여 모스크바 금속대학 교수 초청하여 기술지원업체인 주 대철에서 세미Belov ( )

나를 개최하였고 대철이 당면한 여러 가지 문제점에 대하여 기술 지원하였다

교수가 개발한 내열용 알루미늄합금은 계에서Belov Al-Cu-Ni-Mg-Zn Se Ti Zr

등의 미량원소를 첨가하여 개발한 것으로서 에서 인장강도 이상으로200 260MPa

상당히 우수하다는 것이다

다 년 월 재료과학연구소 방문다 년 월 재료과학연구소 방문다 년 월 재료과학연구소 방문다 년 월 재료과학연구소 방문 2006 4 ( 2006 4 ( 2006 4 ( 2006 4 (IIIIPMS)PMS)PMS)PMS)

내열성이 우수하더라도 소재가격이 비싸지만 경제성이 없기 때문에 기존 합금356

대비 초고가의 소재는 곤란하다는 의견을 협의하였다 합금은 까지 고온 A356 125

특성이 유지되고 그 이상 온도에서부터는 급격하게 저하하지만 개발합금은 200

까지 고온 특성이 우수한 합금을 개발하는 것을 목표로 하였다

재료과학연구소 에서 내열성이 우수한 합금으로 용해순서 용해방법 등 제조(IPMS)

방법을 터득하여 현재 제조하고 있는 현장에 기술을 지원하였다 특히 재료과학연

구소 방문때 습득한 원소 첨가량 첨가순서 첨가방법 등을 이용하여 지원업(IPMS)

체에 기술지원하였다

개발한 시험편에 대한 고온 인장강도를 수행하였고 또한 고온에서 마모시험을 수행

한 결과 상당히 우수한 결과를 보였다

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개발 제시한 합금으로 월말까지 한국기계연구원에 제공하기로 하고 이때 기본적11

인 조직사진등도 첨부하여 제공하기로 협의하였다

기술지원 결과로 파생된 기술은 우크라이나 정부에 한국 우크라이나 공동으로 특

허를 출원하기로 협의하였다

라 년 원 재료과학연구소 방문라 년 원 재료과학연구소 방문라 년 원 재료과학연구소 방문라 년 원 재료과학연구소 방문 2006 9 2006 9 2006 9 2006 9

우크라이나 재료과학연구소 에서 개발 제안한 합금으로 용해순서 장입량 계(IPMS)

산 용해방법 등 제조방법을 터득하였으며 시험편으로 직접 용해제작한 것을 200

에서 인장시험을 하여 합금설계 및 개발합금에 대한 소재특성을 확인하였다 200

에서 인장시험을 수행한 결과 정도 나노는 것을 확인하였다230MPa

향후 년 월말까지 를 한국으로 제작하여 보내기로 협의하였다2006 11 Ingot 50kg

또한 재료연구소에서는 이들 합금에 대하여 소재특성을 분석하기로 협의하였다

그리고 합금설계 및 개발합금에 대하여 재료연구소 와 우크라이나 재료과학연(KIMS)

구소 와 공동으로 우크라이나 특허청에 특허를 출원하기로 협의하였다(IPMS) 5050

이를 위하여 상호 관련된 합금재료 대하여 기 특허 등록된 자료를 조사하기로 하였

다

마 년 월 우크라이나 합금마 년 월 우크라이나 합금마 년 월 우크라이나 합금마 년 월 우크라이나 합금 잉곳잉곳잉곳잉곳 입수입수입수입수 2006 12 2006 12 2006 12 2006 12

우크라이나에서 내열용 알루미늄합금을 제작하여 년 월 와 같은 잉2006 12 Fig 24

고트 개를 인수하였으며 잉고트 자체를 절단하여 소재특성을 수행하였고 또한 일2

부는 이 합금 잉고트를 재용해하여 시험편으로 제작하였다

우크라이나에서 입수한 내열 알루미늄합금우크라이나에서 입수한 내열 알루미늄합금우크라이나에서 입수한 내열 알루미늄합금우크라이나에서 입수한 내열 알루미늄합금 잉곳잉곳잉곳잉곳Fig 26Fig 26Fig 26Fig 26

- 58 -

바 년 월 미국 국립연구소 교수바 년 월 미국 국립연구소 교수바 년 월 미국 국립연구소 교수바 년 월 미국 국립연구소 교수초청초청초청초청 2006 12 2006 12 2006 12 2006 12 OOOOaaaak Rk Rk Rk Ridgeidgeidgeidge OOOO BBBBaraaraaraaravvvvashashashash

교수는 우크라이나 금속물리연구소 에서 알루미늄합금분야의 책임자Baravash IMP( )

로서 지금 기술지원사업으로 수행하고 있는 내열 내마모 고강도 알루미늄합금에

대하여 최초 제안하여 합금설계하고 개발한 교수로서 년전부터 미국4 Oak Ridge

국립 연구소에 근무하는 등 이 분야의 핵심기술을 보유하고 있으므로 직접 이에 대

한 세미나 및 기술자문을 수행하였다

교수에 의하면 첨가하는 합금 성분중에서 비율과 첨가량이 매우Baravash MgSi

중요하다는 것이다 특히 동일한 비율과 첨가량이라도 응고속도에 좌우되므 MgSi

로 가능한 급냉을 하여 금속간 화합물을 고요시키는 것이 중요하다는 것으로 여러

가지 기술적 노하우를 터득하여 수요기업체에 기술 지원하였다

사 년 월 최종연구결과사 년 월 최종연구결과사 년 월 최종연구결과사 년 월 최종연구결과 협협협협의의의의 2007 5 2007 5 2007 5 2007 5

지금까지 많은 합금을 설계하여 시험편을 제작후 주조성 미세조직 내열특성 및 내

마모특성을 수행한 결과 다음과 같은 결론을 얻었으며 이러한 내용을 지원업체에

제공하였으며 향후 새로운 자동차 부품개발시에 이러한 새로운 합금을 적용할 계획

이다

삼원계 아공정의Al-Mg-Si (a-Al+Mg2 합금에 대한 소재특성시험을 수행한 결과Si)

의 조성을 갖는 합금계가 내열성과 내마모성이 우수하나Al-85Mg-395Si Mg Si

함량이 다소 많아 주조성 즉 유동성이 좀 저하되는 단점이 있다

또한 합금조성Al-681Mg-291Si-022Sc-014Zr-01Cr-061Mn-0007Ti-0015B

이 내열특성 및 내마모성이 우수한 동시에 특히 다른 합금보다 주조성이 우수하여

이 조성의 합금이 적합하여 이 합금에 대한 기술자료를 참여기업에 기술을 지원하

였다

합금 제조후 강도향상을 위해 열처리공정을 수행하게 되는데 기존 알루미늄합금은

의 고온에서 시간 용체화처리후 다시 에서 시간의 장시간 열처리를470 8 190 8

수행하는 등 열처리공정이 상당히 복잡한 반면 개발합금은 단지 에서 시간300 4

단순 열처리하면 Al3(Sc1-x Zrx 입자의 분산강화로 강도 향상되므로 고온의 복잡한)

제조공정 생략 및 제조시간 단축으로 원가를 절감할 수가 있다

기존 사용되고 있는 합금소재의 경우 고온 인장강도는 로 매우 낮아200 83MPa

고온에서 사용상 제약을 받고 있으나 개발 신 합금은 로서 배 고온특235MPa 287

성이 우수하므로 가혹한 조건에서도 견디는 소재이기 때문에 대형자동차에 사용되

는 배기브레이크용 실린더와 륜차에 사용되는 알루미늄 등의 내열특성air- 2 caliper

향상으로 부품의 신뢰성 향상이 크게 기대된다

- 59 -

아 년 국립공대 교수아 년 국립공대 교수아 년 국립공대 교수아 년 국립공대 교수초청초청초청초청 세미나세미나세미나세미나 2007 2007 2007 2007 KKKKieieieiev Kv Kv Kv K My My My Mykkkkhalenhalenhalenhalenkkkkoooovvvv

교수는 우크라이나 공대에서 고강도 내열 내마모 알루미늄합금Mykhalenkov Kiev

설계 용해 주조기술을 개발하고 있으며 현재 재료과학연구 와 공동으로 연 (IPMS)

구를 수행하고 있다 따라서 최종보고서를 근거로 하여 그동안 연구한 결과에 대하

여 세미나를 주 대철에서 수행하여 많은 기술자료를 제공하였다 또한 현재 대철에( )

서 사용하고 있는 계 합금에서 연신율 부족에 대한 문제가 발생되고Al-Cu-Si-Mn

있는데 금번 초청 세미나와 기술지원으로 인하여 이러한 기술애로를 해결할 수있는

방안을 제시하였다

시험 설비시험 설비시험 설비시험 설비2222

기술지원을 위해 합금설계 및 시험편제조를 위해 용해로와 급냉시키기 위한 주조기

가 사용되었으며 또한 용탕의 수소가스를 측정하기 위해 장비와 화학조성AISCAN

분석을 위해 성분분석 등이 사용되었다 강도향상을 위해 열처리로와Spectrometer

합금의 미세분석을 위한 전자현미경 활용과 소재의 물성시험을 위한 경(TEM SEM)

도기 인장시험기 그리고 고온특성을 평가하기 위한 시험기 고온압축시험 Creep

기 인장시험기 그리고 내마모 특성을 위한 마모시험기 및 시험기와 피로 tribology

내구시험을 위해 피로시험기 등이 활용되었다

담담담담당 업무 성과 정도당 업무 성과 정도당 업무 성과 정도당 업무 성과 정도3333

가 업무성과 정도가 업무성과 정도가 업무성과 정도가 업무성과 정도

여러 가지 합금설계한 소재중 아공정인 합금과 과공정인 합금에ASMC20 ASMC22

대한 각 온도별 인장시험을 수행한 결과 상온에서의 인장강도는 두 합금 모두

로 유사하였으나 로 높아질수록 과공정인 합금은320MPa 150 200 250 ASMC22

로서 까지 상승해도 강도는 별로 저하되지 않고 아주 우수275 250 255MPa 250

한 고온특성을 보이고 있다 아공정인 합금은 로 높아질 ASMC20 150 200 250

수록 로서 과공정 합금인 보다는 다소 낮지만 우수한260 225 205MPa ASMC22

특성을 보이고 있다 항복강도도 유사한 경향을 보이고 있음을 확인하였다

또한 기존에 가장 많이 사용되고 있는 합금의 경우 상온에서는 로 우수356 270MPa

하나 에서는 로 급격하게 감소함을 알 수가 있다 한편 우크라이나 재200 85MPa

료과학연구소가 개발한 합금은 에서 인장강도가 로서 합ASMC22 200 250MPa 356

금보다 배정도 우수함을 보이고 있다3

- 60 -

또한 원소를 첨가하지 않은 합금은 보다는 떨어지지만Sc ASM-1 ASMC22 200

에서 로서 목표치 를 만족하고 있다195MPa 190MPa

시험설비시험설비시험설비시험설비Table 5Table 5Table 5Table 5

- 61 -

이러한 재료는 고온특성이 우수하므로 가혹한 조건에서도 견디는 소재이기 때문에

대형자동차에 사용되는 배기 브레이크용 실린더와 륜차에 사용되는 알루미늄air- 2

등의 내열특성향상으로 부품의 신뢰성 향상이 크게 향상될 것으로 기대된caliper

다

제조후 강도향상을 위해 열처리공정을 수행하게 되는데 기존 알루미늄합금은 47

의 고온에서 시간 용체화처리후 다시 에서 시간의 장시간 열처리를 수0 8 190 8

행하는 등 열처리공정이 상당히 복잡한 반면 개발합금은 단지 에서 시간 단300 4

순 열처리하므로서 제조공정 생략 및 제조시간 단축으로 원가를 절감할 수가 있다

나 지적 재산권 출원나 지적 재산권 출원나 지적 재산권 출원나 지적 재산권 출원

재료연구소와 우크라이나 재료과학연구소에서 그동안 고온용 알루미늄 주조합금에

대하여 합금설계하여 시험편을 제조하여 미세조직시험과 고온 인장강도 고온 압축

강도 및 시험 등의 내열특성과 내마모 특성 시험을 통하여 우수한 특성의Creep

내열용 알루미늄 주조합금을 개발하였다 따라서 재료연구소 와 우크라이나 (KIMS)

재료과학연구소 와 공동으로 년 월 일에 공동 개발한 내열용(IPMS) 5050 2007 7 18

알루미늄에 대하여 우크라이나 특허청에 특허를 출원하였다

또한 합금에서 미량원소 첨가영향에 대하여 보완실험한 후 국내특허도Al-Si-Mg

출원할 계획이다 은 우크라이나에 공동으로 특허출원한 관련 서류이다 Table 6

- 62 -

우크라이나에 공동으로 특허출원한 서류우크라이나에 공동으로 특허출원한 서류우크라이나에 공동으로 특허출원한 서류우크라이나에 공동으로 특허출원한 서류Table 6Table 6Table 6Table 6

- 63 -


지원목표의지원목표의지원목표의지원목표의 달달달달성도성도성도성도1111

기존 알루미늄 주조합금으로 사용되는 합금은 주조성이 우수하고 값싸므로A356

중력 주조용 합금으로 널리 사용되고 있으나 부터 온도 상승에 따라 고온강120

도가 급격하게 저하되므로 에서 고온 인장강도를 기존 합금보다 배이상 우200 2

수한 신 합금을 개발하고 이 개발합금으로 브레이크용 및 시Air cylinderr Caliper

제품을 제조하기 위한 기술을 지원하는 것이 목표이다



현재 사용되고 있는 합금소재의 경우 고온 인장강도는 로 매우 낮아200 83MPa

고온에서 사용상 제약을 받고 있으나 개발 신 합금은 로서 배 고온특성235MPa 29

이 우수하여 가혹한 조건에서도 견디는 소재이므로 대형자동차에 사용되는 배기 브

레이크용 실린더와 륜차에 사용되는 등을 내열특성향상으로 부air- 2 caliper case

품의 신뢰성 향상이 크게 기대된다

또한 제조후 강도향상을 위해 열처리공정을 수행하게 되는데 기존 알루미늄합금은


수행하는 등 열처리공정이 상당히 고온이면서 복잡한 반면 개발합금은 단지 300

에서 시간 단순 열처리하므로서 제조공정 생략 및 제조시간 단축으로 원가를 절감4

할 수가 있다

관관관관련련련련분분분분야야야야 기술발전 기여도기술발전 기여도기술발전 기여도기술발전 기여도2222

현재 승용차의 경우 대부분 동력전달계 부품이 합금에 의해 다이캐스팅으로ADC12

제조 되고 있고 대형차의 경우 에서 인장강도 에 지나지 않은 200 85MPa A356

합금을 이용하여 중력주조 또는 사형주조로 제조하므로 이들의 합금은 이하120

온도에서만 사용가능하여 고온 특성이 우수한 합금소재개발 및 제품개발이 필수적

이다

디젤 차량의 보급이 더욱 확대되고 엔진출력 향상 등으로 인해 에서 인장강200

도 이상의 내열특성을갖는 고온 알루미늄합금 개발이 되지 않아 현재 배230MPa 3

나 무거운 주철재 사용되고 있기 때문에 경량의 내열 알루미늄 주조합금이 개발되

면 그 파급효과가 매우 크리라 기대된다

- 64 -

또한 전기자동차 및 하이브리등 자동차 등 차세대 자동차 부품개발에 그 기내효과

는 매꾸 크고 산업 전반에 내열성이 요구되는 알루미늄 합금의 새로운 합금적용 및

양산에 따른 파급효과가 상당하리라 예상된다 국내 완성차 업계에서 향후 Hybrid

자동차를 양산하기 위해 기존의 주철재 부품을 중량이 분의 에 지나지 않은 고강3 1

도 및 내열성이 우수한 새로운 알루미늄 주조합금 개발을 본 연구소에 의뢰하고 있

어 이에 대한 연구개발로 그 기대효과가 매우 크리라 판단된다

해외 자동차 부품업체에도 국제 경쟁력 있는 가격으로 경량 부품을 수출할 수 있는

기반을 구축하여 매출이 대폭 증대 될 것으로 예상되며 또한 국내 알루미늄 소재

업체들은 자동차 샤시부품 뿐만 아니라 우주 항공 특수방산 로봇 및 고속전철 등

의 신규 부품 분야에도 새로운 고강도 경량소재에 대한 요구가 증대 될 것으로 전

망되어 그 파급효과가 클 것으로 예상된다

- 65 -


추가지원의 필요성추가지원의 필요성추가지원의 필요성추가지원의 필요성1111

갈수록 강화되고 있는 환경규제 특히 연비와 관련된 이산화탄소 감소에 대한 환경

규제로 유럽에서는 현재 을 년에 년에는168gkm 2008 140gkm 2012 120gkm

으로 약 를 감소시키는 법률을 제정하였는데 이러한 이산화탄소 배출량을 연비30

로 확산하면 년에 리터 년에는 리터의 연비가 되어야만2008 167km 2012 198km

유럽지역으로 수출이 가능하기 때문에 이에 대한 자동차용 고강도 알루미늄과 부품

개발로 인하여 자동차 부품 경량화가 시급한 실정이다






우크라이나 재료과학연구소 가 개발한 내열 알루미늄 주조합금을 도입하여(IPMS) 5

트럭 브레이크용 시제품을 제조한 결과 내열특성은 기존 알ton Air cylinder case

루미늄 주조합금보다 월등히 개선되었으나 알루미늄에 및 양이 많이 첨가되Si Mg

므로 주조성에 문제점이 야기되고 있다 따라서 향후 유동성 향상을 위한 원소 첨

가기술 및 알루미늄 용탕의 주입방법 그리고 금형에서 압탕 및 주입구 설계 등 금

형제조기술 등에 대한 기술지원이 추가로 기술지원이 바람직하다

타타타타 연구연구연구연구응응응응용 및 기업화 추진방용 및 기업화 추진방용 및 기업화 추진방용 및 기업화 추진방안안안안2222



다 무게가 분의 인 고강도 경량 알루미늄합금으로 대체 개발하고 또한 기존 낮은3 1

강도를 갖는 알루미늄 주조합금을 고강도 알루미늄합금으로 대체 개발하여 경량화

에 의한 연비향상과 기동성 향상 개발이 시급한 실정이다

자동차의 밋션 은 구동 중 온도가 이상 가열되기 때문에 동력전달 계통의Oil 150

를 비롯한 모듈과 그리고Transmission case Converter torque assy Bed plate

등의 엔진 및 밋션의 대부분의 부품들은 상당한 고온에 노출되어 있으므로Oil pan

이러한 부품도 내열 알루미늄합금으로 개발이 필수적이다

- 66 -

향후 기존 주철재로 사용되고 있는 자동차 엔진용 Cylinder block Cylinder head

및 부품에도 사용 가능하므로 자동차 경량화에 의한 연비향상에 파급 효과Piston

가 매우 클 것으로 기대되므로 이에 대한 연구개발 적용이 기대된다 디젤 차량의

보급이 더욱 확대되고 엔진출력 향상 등으로 인해 에서 인장강도 이200 220MPa

상의 내열특성을갖는 고온 알루미늄합금 개발이 되지 않아 현재 배나 무거운 주철3

재로 사용되고 있기 때문에 경량의 고온 알루미늄 주조합금 개발이 시급한 실정이

다

갈수록 자동차의 엔진출력 향상으로 디젤용 시린더블록 및 헤드의 소재들이 고강도

를 요구하고 있어 선진각국에서는 기존 합금보다 인장강도 및 피로강도가 이50

상 향상된 신합금 및 공정기술을 개발하고 있으므로 이에 대한 개발도 필수적이다

디젤엔진 부품은 폭발력에 의한 온도상승으로 가솔린 엔진에서 사용하는 합금으로

는 내열성의 문제가 야기되어 기존 합금보다 내열성 배 향상된 신합금 설계356 2

및 주조공정기술을 개발하고 있으므로 자동차의 경쟁력 향상을 위해 이에 대한 기

술 개발이 필요하다

브레이크용 및 시제품 제조 기술지원에 대한 기술축적으로 저Air cylinder Caliper

용에 박차를 가하고 향후 기존 주철재로 사용되고 있는 자동차 엔진용 Cylinder

및 부품에도 개발 적용할 계획이다block Cylinder head Piston

- 67 -

제 장 참고문헌제 장 참고문헌제 장 참고문헌제 장 참고문헌6666

1 Franklin Bronze amp Alloy Company

2 USA Patent N 6645323

3 Metal Hanbook 9th edm vol2 p 140 ASM

4 47(1975) 345磯部俊夫久保田昌男北岡山治鑄物

5 63(1991) 671照元弘行三宅秀和岡田明鑄物

6 FRMollard and NDavidson AFS Transaction (1978) 501

7 Metal Handbook Vol 2 P140 ASM

김경현 이정무 고강도 고온 알루미늄에 관한 기술검색보고서 년 연8 (1995 KIMM

구보고서)

9 J Rǿset N Ryum Scandium in aluminium alloys International Materials

Reviews Vol 50 No 1 (2005) p 19-44

10 1Hyde KB Norman AF Prangell PB The effect of cooling rate on the

morphology of primary Al3Sc intermetallic particles in Al-Sc alloy Acta Mater

49(2001) 1327 1337

11 Milman YuV Lotsko DV Sirko OI Sc effect of Improving Mechanical

Properties in Aluminium Alloys Materials Science Forum 331-337 part 2

(2000) 1107 1112

12 1Milman YuV Lotsko DV Neikov OD Sirko AI Yiefimov NA Bilous

AN Miracle DB Senkov ON Processing Stucture and mechaanical

behaviour of rapidly solidified aluminum alloys containing quasicrystalline

particles Materials Science Forum 396-402 (2002) 723 728

13 Milman YuV Sirko AI Lotsko DV Senkov ON et al Mircostructure

and mechanical properties of cast and wrought AI-Zn-Mg-Cu alloys modified

with Zr and Sc Materials Science Forum 396-402 (2002) 723 728

14 Toropova LS Eskin DG Khaakterova ML Dobatkina TV Edvanced

aluminum alloys containing scandium - structure and properties Moscow

Russia Gordon and Breach Science Publishers 1998

15 A Tolley V Radmilovic U Dahmen Segregation in Al3(ScZr) precipitates

in Al-Sc-Zr alloys Scr Met Vol 52 (2005) 621-625

16 1 YuVMilman Scandium Effect of Increasing Mechanical Properties of

Aluminum Alloys High Temperature Materials and Processes Vol 25 No

1-2(2006) 1-10

- 68 -

- 2 -

제 출 문제 출 문제 출 문제 출 문

산 업 자 원 부 장 관 귀 하산 업 자 원 부 장 관 귀 하산 업 자 원 부 장 관 귀 하산 업 자 원 부 장 관 귀 하

본 보고서를 자동차 부품용 내열 내마모 알루미늄합금제조에 관한 기술지원 지ldquo rdquo (

원기간 과제의 기술지원성과보고서로 제출합니다 2005 12 01 ~ 2007 7 31)

2007 08 2007 08 2007 08 2007 08

지원기관 기관명 한국기계연구원 부설 재료연구소지원기관 기관명 한국기계연구원 부설 재료연구소지원기관 기관명 한국기계연구원 부설 재료연구소지원기관 기관명 한국기계연구원 부설 재료연구소 ( ) ( ) ( ) ( )

대표자대표자대표자대표자( )( )( )( ) 김 학 민김 학 민김 학 민김 학 민

참여기업 기업명 주 대철참여기업 기업명 주 대철참여기업 기업명 주 대철참여기업 기업명 주 대철 ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( )

대표자대표자대표자대표자( )( )( )( ) 엄 경 록엄 경 록엄 경 록엄 경 록

지원책임자지원책임자지원책임자지원책임자 김 경 현김 경 현김 경 현김 경 현

참여연구원참여연구원참여연구원참여연구원 이 정 무이 정 무이 정 무이 정 무

손 근 용손 근 용손 근 용손 근 용

윤 지 현윤 지 현윤 지 현윤 지 현

김 형 락김 형 락김 형 락김 형 락

전 유 경전 유 경전 유 경전 유 경

이 승 호이 승 호이 승 호이 승 호

한 경 수한 경 수한 경 수한 경 수

- 3 -
























리 시간 단축



시간300 4

열처리로 단축


및 시간단축



150 10kg

에서 1000000


형유무

- 4 -








경쟁제품

대비 품질





경쟁제품

대비 가격



품질향상

원가미인상






계 백만원 년110 ( )




내 수 백만원 년1100 백만원 년1200 91


계 백만원 년1700 백만원 년1900 118


수출


- 5 -












수가 있다





된다




된다



- 6 -




우크라이나

특허

The Casting

Alloy based

on Aluminium

2007

07596

김경헌

이정무

YMilman

TLegka






항 목지원





음



양산화개발 건

공정개선 건2



됨


지원

시험분석 건15






교육훈련 건5



였음










음

기 타 건


- 7 -








다










였다




- 8 -




세부사항

(9)

게재년

도

(10)

특허명

(11)

출원인

(12)

출원국

(13)

출원번호


Aluminium

김경헌

이정무

YMilman

TLegka

우크라이나20070759

6



- 9 -


- 10 -
























조작업




결과 협의







업








- 11 -




소재 기술제공





5 06 12 12



세미나)




9 07 07 24
















Caliper)

- 12 -














용해 주조작업








- 13 -



















- 14 -































이 시급하다

- 15 -







정이다




















- 16 -











보유하고 있다





















였다





- 17 -



























- 18 -












- 19 -





















사용된다













- 20 -
















나타낸다






요구된다







- 21 -














하게 된다




















- 22 -



다
































- 23 -

























다



- 24 -

































- 25 -















- 26 -


다

















되고 있다





이라 하겠다




다



- 27 -

































- 28 -











는 것이다










반된다











- 29 -














- 30 -




- 31 -


- 32 -



- 33 -




























- 34 -


- 35 -















- 36 -

















향이 있다[1516]











- 37 -














- 38 -














- 39 -








- 40 -


- 41 -


- 42 -


- 43 -
















- 44 -


- 45 -


- 46 -







- 47 -



















- 48 -



- 49 -


















단된다











- 50 -




- 51 -











- 52 -










- 53 -


- 54 -








과를 얻었다



을 나타내었다



- 55 -


- 56 -































- 57 -















다






- 58 -















이다







였다











- 59 -






























- 60 -




- 61 -




다














- 62 -


- 63 -



















할 수가 있다






이다





- 64 -












- 65 -






























- 66 -







다











- 67 -










구보고서)


Reviews Vol 50 No 1 (2005) p 19-44



49(2001) 1327 1337



(2000) 1107 1112















1-2(2006) 1-10

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- 3 -
























리 시간 단축



시간300 4

열처리로 단축


및 시간단축



150 10kg

에서 1000000


형유무

- 4 -








경쟁제품

대비 품질





경쟁제품

대비 가격



품질향상

원가미인상






계 백만원 년110 ( )




내 수 백만원 년1100 백만원 년1200 91


계 백만원 년1700 백만원 년1900 118


수출


- 5 -












수가 있다





된다




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- 6 -




우크라이나

특허

The Casting

Alloy based

on Aluminium

2007

07596

김경헌

이정무

YMilman

TLegka






항 목지원





음



양산화개발 건

공정개선 건2



됨


지원

시험분석 건15






교육훈련 건5



였음










음

기 타 건


- 7 -








다










였다




- 8 -




세부사항

(9)

게재년

도

(10)

특허명

(11)

출원인

(12)

출원국

(13)

출원번호


Aluminium

김경헌

이정무

YMilman

TLegka

우크라이나20070759

6



- 9 -


- 10 -
























조작업




결과 협의







업








- 11 -




소재 기술제공





5 06 12 12



세미나)




9 07 07 24
















Caliper)

- 12 -














용해 주조작업








- 13 -



















- 14 -































이 시급하다

- 15 -







정이다




















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보유하고 있다





















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- 53 -


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과를 얻었다



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- 55 -


- 56 -































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이다







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- 59 -






























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- 61 -




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구보고서)


Reviews Vol 50 No 1 (2005) p 19-44



49(2001) 1327 1337



(2000) 1107 1112















1-2(2006) 1-10

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경쟁제품

대비 품질





경쟁제품

대비 가격



품질향상

원가미인상






계 백만원 년110 ( )




내 수 백만원 년1100 백만원 년1200 91


계 백만원 년1700 백만원 년1900 118


수출


- 5 -












수가 있다





된다




된다



- 6 -




우크라이나

특허

The Casting

Alloy based

on Aluminium

2007

07596

김경헌

이정무

YMilman

TLegka






항 목지원





음



양산화개발 건

공정개선 건2



됨


지원

시험분석 건15






교육훈련 건5



였음










음

기 타 건


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다










였다




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세부사항

(9)

게재년

도

(10)

특허명

(11)

출원인

(12)

출원국

(13)

출원번호


Aluminium

김경헌

이정무

YMilman

TLegka

우크라이나20070759

6



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조작업




결과 협의







업








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소재 기술제공





5 06 12 12



세미나)




9 07 07 24
















Caliper)

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용해 주조작업








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이 시급하다

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정이다




















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보유하고 있다





















였다





- 17 -



























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- 19 -





















사용된다













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나타낸다






요구된다







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하게 된다




















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다
































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다



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다

















되고 있다





이라 하겠다




다



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는 것이다










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향이 있다[1516]











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단된다











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과를 얻었다



을 나타내었다



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할 수가 있다






이다





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다











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구보고서)


Reviews Vol 50 No 1 (2005) p 19-44



49(2001) 1327 1337



(2000) 1107 1112















1-2(2006) 1-10

- 68 -

- 5 -












수가 있다





된다




된다



- 6 -




우크라이나

특허

The Casting

Alloy based

on Aluminium

2007

07596

김경헌

이정무

YMilman

TLegka






항 목지원





음



양산화개발 건

공정개선 건2



됨


지원

시험분석 건15






교육훈련 건5



였음










음

기 타 건


- 7 -








다










였다




- 8 -




세부사항

(9)

게재년

도

(10)

특허명

(11)

출원인

(12)

출원국

(13)

출원번호


Aluminium

김경헌

이정무

YMilman

TLegka

우크라이나20070759

6



- 9 -


- 10 -
























조작업




결과 협의







업








- 11 -




소재 기술제공





5 06 12 12



세미나)




9 07 07 24
















Caliper)

- 12 -














용해 주조작업








- 13 -



















- 14 -































이 시급하다

- 15 -







정이다




















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보유하고 있다





















였다





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사용된다













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나타낸다






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하게 된다




















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다
































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이라 하겠다




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는 것이다










반된다











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향이 있다[1516]











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과를 얻었다



을 나타내었다



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구보고서)


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49(2001) 1327 1337



(2000) 1107 1112















1-2(2006) 1-10

- 68 -

- 6 -




우크라이나

특허

The Casting

Alloy based

on Aluminium

2007

07596

김경헌

이정무

YMilman

TLegka






항 목지원





음



양산화개발 건

공정개선 건2



됨


지원

시험분석 건15






교육훈련 건5



였음










음

기 타 건


- 7 -








다










였다




- 8 -




세부사항

(9)

게재년

도

(10)

특허명

(11)

출원인

(12)

출원국

(13)

출원번호


Aluminium

김경헌

이정무

YMilman

TLegka

우크라이나20070759

6



- 9 -


- 10 -
























조작업




결과 협의







업








- 11 -




소재 기술제공





5 06 12 12



세미나)




9 07 07 24
















Caliper)

- 12 -














용해 주조작업








- 13 -



















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이 시급하다

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정이다




















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보유하고 있다





















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향이 있다[1516]











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과를 얻었다



을 나타내었다



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(2000) 1107 1112















1-2(2006) 1-10

- 68 -

- 7 -








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였다




- 8 -




세부사항

(9)

게재년

도

(10)

특허명

(11)

출원인

(12)

출원국

(13)

출원번호


Aluminium

김경헌

이정무

YMilman

TLegka

우크라이나20070759

6



- 9 -


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조작업




결과 협의







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소재 기술제공





5 06 12 12



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Caliper)

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용해 주조작업








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향이 있다[1516]











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(2000) 1107 1112















1-2(2006) 1-10

- 68 -

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세부사항

(9)

게재년

도

(10)

특허명

(11)

출원인

(12)

출원국

(13)

출원번호


Aluminium

김경헌

이정무

YMilman

TLegka

우크라이나20070759

6



- 9 -


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조작업




결과 협의







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- 11 -




소재 기술제공





5 06 12 12



세미나)




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Caliper)

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용해 주조작업








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과를 얻었다



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- 68 -

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소재 기술제공





5 06 12 12



세미나)




9 07 07 24
















Caliper)

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용해 주조작업








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용해 주조작업








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1-2(2006) 1-10

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49(2001) 1327 1337



(2000) 1107 1112















1-2(2006) 1-10

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정이다




















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다

















되고 있다





이라 하겠다




다



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는 것이다










반된다











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향이 있다[1516]











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단된다











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과를 얻었다



을 나타내었다



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할 수가 있다






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보유하고 있다





















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과를 얻었다



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향이 있다[1516]











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과를 얻었다



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할 수가 있다






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향이 있다[1516]











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과를 얻었다



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향이 있다[1516]











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과를 얻었다



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(2000) 1107 1112















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