공정시간 6분의 1 단축, 강도 14% 증가 및 연성 70% 향상

경북대학교는 신소재공학부 박성혁 교수팀이 마그네슘 합금의 열처리 공정 시간을 6분의 1로 단축하면서도 강도와 연성 등 물성을 대폭 향상시킨 새로운 공정 기술을 개발했다고 밝혔다.

마그네슘은 알루미늄의 3분의 2, 철의 4분의 1 무게로, 현재 상용 금속 가운데 가장 가볍다. 마그네슘의 강도와 연성이 알루미늄과 철에 비해 낮아 산업적 적용이 제한적이다. 이러한 마그네슘 물성 향상을 위해 현재 시효 열처리 공정이 널리 사용되고 있지만, 공정 시간이 길어 비용이 높고 생산성이 낮은 문제점이 있다.

박 교수팀은 마그네슘 합금 소재에 변형 중 발생하는 쌍정을 활용해 시효 열처리 시간을 24시간에서 4시간으로 단축했다. 이 공정 기술은 간단하면서도 추가 합금 원소를 첨가하지 않아 소재 무게 증가와 가격 상승을 야기하지 않는다.

일반적으로 열처리 동안 형성되는 입자 크기가 커지면 소재의 강도와 연성이 저하된다. 박 교수팀의 공정 기술은 열처리 시간 단축에도 기존 24시간 열처리된 소재보다 강도가 14% 증가하고, 연성은 70%가 향상됐다.

박성혁 교수는 “이번 기술은 쌍정을 활용해 입자 크기와 형상을 효과적으로 제어하여 공정 시간 단축은 물론 강도와 연성을 모두 향상시켰다. 간단하면서도 효과적이며, 시효 열처리를 수행하는 모든 마그네슘 합금에 적용이 가능해 산업적으로 폭넓게 활용될 것으로 기대된다”고 밝혔다.

한편 이번 연구 교신저자는 박성혁 교수, 제1저자는 김현지 박사과정생이다. 연구 결과는 JCR 상위 0.63%로 금속재료 분야 1위 학술지인 ‘저널 오브 마그네슘 앤 얼로이즈(Journal of Magnesium and Alloys)’ 3월 23일자에 발표됐으며, 개발 기술은 지난해 11월에 국내 특허 등록이 완료됐다.