Abbott Firestone 기술을 사용한 AZ61Mg 합금의 표면 품질 및 건식 슬라이딩 마모 거동

Scientific Reports 13권, 기사 번호: 12437(2023) 이 기사 인용

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현재 마그네슘 합금은 독특한 특성으로 인해 다양한 분야에서 널리 활용되고 있습니다. 그러나 일반적으로 사용되는 마그네슘 합금인 AZ61Mg 합금은 내마모성이 떨어지는 것으로 알려져 적용이 제한된다. 이 문제를 해결하기 위해 연구자들은 이 합금의 내마모성을 향상시키기 위해 Abbott Firestone 방법을 포함한 다양한 표면 처리 기술을 조사했습니다. 이 연구에서는 반응 표면 방법론(RSM)을 사용하여 AZ61Mg 합금의 마모 거동 및 Abbott Firestone 영역에 대한 압력 및 속도의 영향을 조사했습니다. 세 가지 압력(0.01, 0.015 및 0.02 MPa) 및 속도(0.57, 0.76 및 0.95 m/s) 수준을 사용하여 실험 설계 기법을 사용하는 Pin-on-Disc 방법을 사용하여 실온에서 건식 슬라이딩 마모 시험을 수행합니다( EDT). AZ61Mg 합금의 입력 매개변수(압력 및 속도)와 반응(마모율, 표면 거칠기 매개변수 Rz 및 Abbott Firestone 영역) 간의 관계를 식별하기 위해 분산 ANOVA 분석이 사용되었습니다. 마모율과 Abbott Firestone 구역에 최적화된 모델은 정확한 추정치를 산출하여 비용 효율성과 효율성을 향상시킬 수 있습니다. 연구 결과에 따르면 압력과 속도는 AZ61Mg 합금의 마모 거동에 큰 영향을 미칩니다.

우수한 기계적 특성을 지닌 경량 금속은 현재 자동차 및 항공우주 산업의 에너지 위기에 대한 잠재적인 해결책으로 연구되고 있습니다. 마그네슘(Mg)은 가장 유망한 경량 금속 중 하나로 전 세계 연구자들과 과학자들 사이에서 인기를 얻고 있습니다. 마그네슘은 가장 가벼운 구조용 금속입니다. 일반적으로 Mg는 높은 저밀도, 감쇠 용량 및 우수한 크기 안정성과 같은 우수한 품질을 가지고 있습니다. 마그네슘 합금의 육각 격자 구조는 기본 특성에 큰 영향을 미칩니다. 육각 격자 금속은 입방 격자 금속보다 더 정교한 소성 변형을 갖습니다. 제조된 요소에 대한 요구 사항이 지속적으로 증가하고 있으므로 제조된 부품의 품질을 향상시키기 위해 노력하는 것이 합리적입니다. 표면 질감은 표면 품질을 나타내는 가장 일반적으로 사용되는 지표입니다4.

그림 1은 전위 슬립 및 트위닝 계획을 포함하는 Mg 결정 구조의 가장 일반적인 변형 모드를 나타냅니다. Mg에는 두 가지 유형의 슬립 시스템이 있습니다: 기초 및 비기저 슬립 시스템(기둥형 및 피라미드형 슬립 시스템 포함)5. 인장 쌍정(예: 1012 [1011]) 및 압축 쌍정(예: 1011 [1012])은 Mg에서 가장 일반적인 쌍정 모드로, 각각 c축을 따라 인장 및 압축 열차를 수용합니다.

Mg의 일반적인 변형 모드: 전위 슬립(왼쪽); 트위닝 모드(오른쪽)5.

Mg는 Al보다 더 많은 슬립 시스템을 갖고 있지만 연성은 특히 실온에서 여전히 낮습니다.

마그네슘(Mg) 합금은 가장 가벼운 구조용 금속이지만 육각형의 밀집된 결정 구조로 인해 저온에서 변형되기 어렵습니다. 열간 가공성을 향상시키기 위해 Mg 합금 금속 가공 절차 중에 고온에서 비기저 슬립이 활성화될 수 있습니다.

표면 질감은 표면 품질을 나타내는 가장 일반적으로 사용되는 지표입니다. 그러나 과학적 조사에서는 가공 후 상태를 평가하기 위해 표면의 2D 표면 거칠기 측정항목만 조사했습니다. 또한 Ra(산술 평균 프로파일 편차)와 Rz는 가장 자주 사용되는 두 가지 거칠기 매개변수(프로파일의 교두 높이)입니다. 더 많은 보장을 위해 설명에 더 다양한 2D 표면 및 3D 영역 거칠기 매개변수를 제공해야 합니다2.

Abbott Firestone 곡선은 재료의 초기 표면과 마모된 표면을 특성화하는 데 사용할 수 있는 도구입니다. 마모 중에 발생하는 변화를 포착할 때 표면 거칠기(Ra)보다 더 정확합니다. 곡선은 마찰공학과 같은 시너지 프로세스의 영향을 평가하고 표면에 대한 향후 변화 가능성을 예측하는 데 사용할 수 있습니다7,8.