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알루미늄 합금의 초음파 입자 미세화

티타늄 보론(TiB2)을 사용하지 않는 산업용 초음파 입자 미세화 기술

응고 과정 중 초음파를 이용한 결정립 미세화

알루미늄 합금, 마그네슘, 아연, 구리 등의 미세구조를 개선하고 결정립을 미세화하기 위한 다양한 기술이 존재하며, 예를 들어 결정립 크기와 주조 온도 사이에는 강한 상관관계가 있다. 그러나 알루미늄 합금의 경우초음파 처리를 이용한 결정립 미세화를 통해 상당한 개선 효과를 얻을 수 있다. 이 과정에는 두 가지 작용 기전이 기여한다.

캐비테이션 공정의 고압 주기 동안, 기포가 붕괴되면서 국부적으로 높은 온도와 압력이 발생합니다. 온도는 1000 K를 초과할 수 있고, 압력은 400 MPa를 초과할 수 있으며, 급격한 냉각 속도도 나타납니다. 이로 인한 효과는 두 가지입니다. 첫째, 많은핵생성부위가 형성되어 더 미세한 입자 크기를 유도하고, 둘째, 생성된 에너지가 그렇지 않았다면 형성되었을 수지상 구조를 파괴합니다.  

 

초음파를 이용한 산업용 연속 트윈 롤 주조

트윈 롤 주조 공정은 용융 알루미늄을 스트립 형태로 성형하여 후속 냉간 압연 공정에 공급합니다. 이 공정에는 여러 가지 과제가 있는데, 특히 거친 기둥상 결정립, 스트립 중앙부의 화학적 분리, 미세구조 구배 및 불균일성 등이 있습니다.

산업용초음파 처리 주조분야의 획기적인 발전이 이러한 문제들을 해결할 수 있습니다. 특히 초음파 결정립 미세화 기술은 결정립 크기를 대폭 줄이고,중심부의 금속간 화합물 침상 구조를 제거하며, 균일성을 향상시킵니다. 또한, 이 공정을 통해 아르곤 탈기 공정이 불필요해집니다.

인섬프 탈기 DC 캐스터 알루미늄 합금의 초음파 입자 미세화

결론:

알루미늄 합금에 대한 초음파 탈기 및 결정립 미세화는 기존 공법에 비해 여러 가지 장점을 제공하며, 최종 제품의 물성을 크게 향상시킬 뿐만 아니라 비용 절감과 환경 영향 저감 효과도 가져옵니다.

결과 및 응용 분야:

  • 신규 합금의 금속 균질화, 결정립 미세화 및 혼합 성능이 향상되었습니다.
  • 뛰어난 초음파 탈기 효과 (파편 제거 및 함침된 내포물 제거)
  • 수직형 Wagstaff DC 주조기의 ‘섬프’에서 진동 처리를 실시한 후 탁월한 결과를 얻었습니다.
  • 브루노 프레세치(Bruno Presezzi) 연속 주조 라인에서 탁월한 성과를 거두었습니다.
  • 주조 시 미세 결정화 및 합금 특성의 개선.
  • 공구(예: 주조, 인발, 압출, 성형) 간의 마찰 감소.
  • 표면 마감 품질이 향상되었습니다.