알루미늄 합금은 주로 자동차, 항공우주 및 공구 분야에서 제조 분야에서 항상 중요한 역할을 해왔습니다. 그중에서도 AlSi10Mg는 기계적 및 열적 특성으로 인해 자주 선택됩니다. 이 합금은 강철보다 강하면서도 가볍기 때문에 주조 및 적층 제조, 특히 선택적 레이저 용융(SLM)에서 큰 역할을 합니다. 

여기에서는 다음을 살펴봅니다. AlSi10Mg 주조, 이 소재가 무엇인지, 왜 유용한지, AlSi10Mg 소재의 특징, 밀도 및 기타 관련 데이터를 포함한 주요 기술적 사실에 대한 정보를 제공합니다.

AlSi10Mg의 의미는 무엇인가요?

AlSi10Mg 합금의 장점은 다음과 같습니다. 알루미늄 최대 89%, 약 10%의 실리콘과 소량의 마그네슘(보통 0.3% 이하)이 함유되어 있습니다. 알루미늄의 구성 방식 때문에 이런 이름이 붙었습니다. 4000 및 5000 그룹에서 발견되는 알루미늄 3003은 매우 강하고 부식에 강하며 용접으로 쉽게 결합할 수 있는 것으로 유명합니다. 따라서 적층 제조는 강하고 가벼우며 오차가 매우 작고 오랜 시간 사용할 수 있는 부품에 적합합니다.

AlSi10Mg 합금은 항공우주 분야, 현대 자동차 및 산업 장비에 많이 사용됩니다. 많은 사람들이 금속을 3D 프린팅하는 데 이 합금을 사용하는데, 그 이유는 주로 녹는 방식이 유익하기 때문입니다.

AlSi10Mg 주조 개요

합금 용융 과정

AlSi10Mg 주조 초기에 혼합물은 보통 660°C에서 700°C 사이의 온도에서 녹습니다. 합금의 주성분은 알루미늄, 실리콘, 마그네슘이기 때문에 완전히 녹기 위해서는 균일하게 가열해야 합니다. 산화와 가스 흡수는 완성된 부품을 약화시키고 손상시킬 수 있기 때문에 이를 방지하기 위한 조치가 취해집니다.

몰드 제작 및 채우기에 필요한 단계

가열 후 액체 합금을 금형으로 옮겨 완성품의 모양을 결정합니다. 다이캐스팅, 모래 주조 또는 인베스트먼트 주조를 사용하여 부품을 주조할 수 있습니다. 정밀하고 복잡한 부품이 필요한 경우에는 적층 제조를 통해 선택적 레이저 용융(SLM)을 선호합니다. 쉽게 흐르기 때문에 AlSi10Mg는 금형 디테일에 적합합니다.

액체 냉각 및 고체화

금형이 채워지는 즉시 원시 액체 금속이 냉각되기 시작합니다. 적절한 냉각 상태를 유지하면 수축, 균열 또는 내부 응력과 같은 완제품의 문제를 줄일 수 있습니다. 합금이 냉각되는 속도는 재료 내부의 구조에 영향을 미치고 작업 강도와 표면 모두에 영향을 줄 수 있습니다. 더 빨리 냉각되는 소재는 구조가 더 좋고 전반적인 성능이 더 좋은 경향이 있습니다.

후처리 단계

부품이 고형화되어 금형에서 제거되면 이상적인 상태가 됩니다. 소재의 내구성을 높이기 위해 용액 어닐링 및 에이징과 같은 열처리를 하는 경우가 많습니다. 가공을 위해 부품을 패키지에 넣거나 표면 마감 처리하면 정밀한 구조나 더 보기 좋은 결과를 얻을 수 있습니다.

AlSi10Mg 대체품

우수한 특성을 제공하기 때문에 용접에 자주 선택되지만 기계적, 온도 또는 가격과 같은 다른 요인이 더 중요해지면 다른 재료가 필요할 수 있습니다.

AlSi10Mg를 대체하는 데 가장 많이 사용되는 합금은 다음과 같습니다:

A356 알루미늄은 합금의 일종입니다.

AlSi10Mg 대신 A356을 고려하는 이유는 무엇인가요?

A356은 주로 우수한 연성과 연신율에서 차이가 있는 AlSi10Mg와 유사한 합금입니다. 라이저는 모래 주조 및 중력 다이 주조에 가장 많이 사용됩니다.

장점:

• 고객은 더 나은 인성을 위해 더 높은 신율을 가진 원단을 선택할 수 있습니다.
• 부식에 대한 뛰어난 내식성
• 쉽게 용접 가능

애플리케이션:

• 회주철 부품에는 자동차 부품, 펌프용 부품 및 일반 주조 작업이 포함됩니다.

12% 실리콘을 함유한 합금

AlSi10Mg를 AlSi12로 전환하는 이유는 무엇인가요?

실리콘이 풍부한 AlSi12는 다이캐스팅 시 내마모성이 향상되고 흐름 품질이 개선됩니다.

장점:

• 주조성이 황동보다 우수합니다.
• 내마모성이 매우 효과적입니다.
•  액세서리 가격 인하

애플리케이션:

• 복잡하고 깨지기 쉬운 주물, 엔진 하우징 및 장식용 부품에 적합합니다.

EN AW-7075(EN 7075알루미늄 합금)

AlSi10Mg를 7075로 대체해야 하는 이유는 무엇인가요?

강력한 합금 7075는 항공우주 분야에서 사용되며 AlSi10Mg보다 강도가 훨씬 우수합니다. 하지만 주조할 수 없기 때문에 가공 또는 단조 제품을 만드는 데 더 적합합니다.

장점:

• 놀랍도록 강력한 장력 범위
• 과도한 사용으로 인한 내마모성 우수

제한 사항:

• 용접이 어렵습니다.
• 종종 더 비싼 경우가 많습니다.
• 캐스팅에 사용할 수 없습니다.

애플리케이션:

• 항공기, 모터스포츠 부품, 중장비 등은 모두 복합 소재를 사용합니다.

Ti-6Al-4V는 티타늄 합금입니다.

애플리케이션에 AlSi10Mg 대신 티타늄을 채택해야 하는 이유는 무엇일까요?

티타늄은 알루미늄 합금에 비해 훨씬 가볍고 부식에 강하기 때문에 압력을 견뎌야 하는 부품에 사용할 경우 부식에 강합니다.

장점:

• 신체를 위한 뛰어난 강도와 안전성
• 뛰어난 내열성

제한 사항:

• 매우 비싼 비용의 경우
• 제작 및 처리가 어렵습니다.

용도:

• 비행기, 우주 제품, 의약품 및 시스템에 대한 엔지니어링 작업

일반적인 마그네슘 합금은 AZ91D와 유사합니다.

AlSi10Mg를 마그네슘으로 대체해야 하는 이유는 무엇인가요?

AlSi10Mg보다 훨씬 가볍기 때문에 가장 큰 무게 감소가 필요할 때 선택됩니다.

장점:

• 밀도가 입방 센티미터당 1.74그램에 불과할 정도로 매우 낮습니다.
• 잘 캐스팅 할 수 있습니다.

제한 사항:

• 강도와 내식성이 모두 낮습니다.
• 처리되면 화재가 발생하기 쉽습니다.

목적: 

• 전자 컨테이너, 스포츠 용품의 지지 구조물, 비행기 내부를 제작하는 데 사용됩니다.

비교 표

대체 품목에 주의하기

다음에 따라 대체품을 선택해야 합니다:

• 부품에 강도를 높이려면 7075 또는 Ti-6Al-4V를 사용해야 합니다.
• A356 또는 AlSi12는 일반적으로 다른 유형보다 더 쉽게 주조할 수 있습니다.
• 마그네슘 합금은 무게가 가볍기 때문에 선택되었습니다.
• AlSi10Mg 또는 티타늄은 다른 제품보다 부식에 강합니다.
• AlSi12 또는 A356을 사용하여 비용을 절감할 수 있습니다.

AlSi10Mg 합금의 특성

이 합금의 엔지니어, 설계자 및 제조업체는 AlSi10Mg의 기능을 알아야 합니다. 강도, 경량 및 열적 특성으로 인해 AlSi10Mg는 3D 프린팅뿐만 아니라 주조에도 응용할 수 있습니다. 부동산에서 사용하는 주요 부동산 유형은 다음과 같습니다:

기계적 특성

열처리 또는 적층 가공으로 처리하면 AlSi10Mg의 기계적 특성이 상당히 향상됩니다. 다음 값은 가공 조건에 따라 변경될 수 있으므로 추정치로 간주해야 합니다.

• 인장 강도는 다음과 같이 제공됩니다: 320-450 MPa
• 항복 강도는 230-260 MPa입니다.
• 연신율 파괴 시: 2-12%(열처리 후 샘플의 경우 더 높음)
• 각 등급의 경도는 100~120 HB(브리넬) 사이입니다.
• 나사의 피로 강도는 생산 방법과 하중을 받는 사용 횟수에 따라 100MPa부터 달라집니다.

AlSi10Mg의 유용한 기계적 특성 덕분에 항공우주, 자동차 및 툴링 분야에서 하중을 견디는 부품으로 사용할 수 있습니다.

물리적 속성

AlSi10Mg의 강점은 열과 무게가 큰 역할을 하는 용도에 적합하다는 것입니다.

• 밀도: ~2.68gcm-3
• 유효 열전도율은 ~150-170W/m-K로 추정됩니다.
• 용융 범위: 570 ~ 590°C
• 금속의 열팽창 계수는 약 ~20 x 10⁶/°C입니다.
• 중간 정도의 전기 전도성(알루미늄보다 낮은 값)

낮은 밀도와 적절한 열 특성으로 전자 및 항공 우주 시스템에서 사용하기에 적합합니다.

화학 성분

AlSi10Mg 합금의 주요 구성은 다음과 같습니다:

• 페인트에 가장 많이 함유된 성분은 알루미늄으로, 약 89-91%입니다.
• 실리콘(Si): 범위: 9.0% ~ 11.0%
• 마그네슘(Mg): 농도는 약 0.25-0.45%입니다.
• 철분의 양은 0.55%를 넘지 않아야 합니다.
• ≤ Mn, Zn, Cu, Ti 및 기타 다양한 원소에 대한 총 0.5% 이하

실리콘이 있으면 주조가 더 쉬워지고 부품의 마모에 대한 저항력이 증가합니다. 마그네슘을 첨가하면 주조 부품의 강도와 열처리성이 모두 향상됩니다.

기타 속성

• 내식성은 건조하고 습한 환경에서 특히 우수합니다.
• 알루미늄은 용접이 매우 쉬워 수리할 때나 인쇄 또는 주조 부품을 결합할 때 모두 유용합니다.
• 처리, 특히 열처리는 자원 생산 기계를 훨씬 쉽게 작동할 수 있게 해줍니다.
• PET의 높은 재활용성은 지속 가능성을 위한 노력을 뒷받침합니다.

강하고 유연한 특성으로 인해 성능, 신뢰성 및 디자인에 중점을 두는 산업에서 자주 선택되는 합금입니다.

AlSi10Mg의 열적 특성

내열성, 열효율, 온도 변화 시 형상 변화 최소화가 중요한 경우 AlSi10Mg는 이상적인 소재입니다. 뛰어난 특성으로 인해 항공우주, 자동차 및 전자 부품을 냉각하는 데 필요한 핵심적인 역할을 합니다.

AlSi10Mg의 열적 특성 표

요약

• AlSi10Mg는 열을 잘 전달하기 때문에 방열판, 하우징 및 엔진 부품에 선택됩니다.
• 온도에 따라 적당히 팽창하기 때문에 일반적인 조건에서도 안정성을 유지합니다.
• 온도가 200°C를 넘으면 플라스틱의 기계적 강도가 점진적으로 또는 갑자기 감소할 수 있습니다.

밀도 및 AlSi10Mg에 미치는 영향

AlSi10Mg의 밀도는 더 가벼운 무게가 중요한 경우 선택에 큰 역할을 합니다. AlSi10Mg의 일반적인 밀도는 2.68g/cm³입니다. 가벼운 무게는 알루미늄의 가장 큰 장점 중 하나이지만, 대부분의 용도에 필요한 강도는 여전히 유지합니다.

항공기 부품, 전기 자동차 프레임 또는 로봇 팔의 강도를 유지하면서 경량화하려는 경우 AlSi10Mg의 밀도가 매우 유용합니다. 항공우주 분야는 무게를 줄이면 연비가 향상되고 탑재 하중을 높일 수 있는 대표적인 예입니다.

AlSi10Mg의 밀도는 부품의 제작 방법, 냉각 속도, 최종 물체에 존재하는 다공성 정도에 따라 영향을 받을 수 있습니다. 그렇기 때문에 주로 엄격한 규정 준수 요구 사항이 있는 분야에서 품질 검사를 수행하는 것이 중요합니다. 

설계 및 제조에 미치는 영향

AlSi10Mg 합금을 사용하면 설계자는 강도는 유지하면서 부품 모양을 슬림화하여 무게를 줄일 수 있는 이점이 있습니다. 합금의 밀도가 낮기 때문에 3D 프린팅과 주조 모두 기계적으로 강하면서도 가벼운 디자인을 제작하는 데 도움이 됩니다. 제조업체는 소재 가공이 더 간단하고 쉬워집니다.

또한 방열판이나 하우징과 같이 효율적인 열 방출이 필요한 물체의 경우 밀도가 낮은 AlSi10Mg을 사용하면 더 적은 부품으로 시스템을 구축할 수 있고 공간을 절약하며 더 효율적으로 냉각할 수 있습니다.

다른 자료 살펴보기

데이터에 따르면, 여러 응용 분야에서 강철보다 무겁지 않으면서도 마그네슘보다 강하고 견고하기 때문에 최적의 영역에 속하는 AlSi10Mg이 있습니다.

AlSi10Mg 합금을 사용하면 어떤 이점이 있나요?

여러 산업 분야에서 AlSi10Mg 합금이 널리 사용되는 데에는 여러 가지 이유가 있습니다. 주조성이 뛰어나고 부식에 잘 견디며 열적 특성이 우수하기 때문에 다양한 부품 제작 방식에 사용됩니다. 엔지니어들이 이 합금을 선택하는 이유는 무엇일까요?

• 이 부품은 체중을 줄이면서도 근력을 유지하기 때문에 스포츠와 같은 중요한 장소에서 사용하기에 가장 좋습니다.
• 우수한 열전달 - 열교환기 및 하우징 전자제품에 적용할 수 있습니다.
• 부식은 큰 문제이므로 고무는 물과 화학 물질의 위험이 있는 곳에서 특히 유용합니다.
• 높은 유동성- 정밀한 애플리케이션에 적합한 소재입니다.
• 이 합금은 생산 후 용접 및 가공이 용이합니다.

AlSi10Mg 합금은 혹독한 기후나 잦은 스트레스 상황에서도 안정성을 유지하기 때문에 주요 시스템 구성 요소에 적합한 선택입니다.

AlSi10Mg의 장점

강도는 높으면서도 가볍습니다.

강도가 강하고 무겁지 않은 AlSi10Mg는 무게 대비 강도가 뛰어나 항공 및 자동차에 자주 사용됩니다.

캐스팅 및 인쇄 성능 향상

AlSi10Mg는 성형이 용이하고 적층 제조, 특히 선택적 레이저 용융에 적합하여 복잡한 형상을 만들 수 있습니다.

내식성

A286은 실리콘과 마그네슘으로 제작되어 실외 또는 열악한 환경에서도 높은 내구성을 자랑하며, 별도의 보호 장치가 필요하지 않습니다.

뛰어난 열 전도성

150~170W/m-K 범위의 열전도율을 가진 열전달 소재인 AlSi10Mg는 하우징 및 방열판 제작에 쉽게 사용할 수 있습니다.

열처리 기능으로 추가 혜택 제공

합금에 T6 에이징과 같은 열처리를 하면 강도와 경도가 향상됩니다.

높은 재활용성

AlSi10Mg는 쉽게 재활용할 수 있어 친환경적인 제조를 유지하는 데 도움이 됩니다.

AlSi10Mg와 관련된 문제

알루미늄의 경우 연성이 제한적인 것으로 간주됩니다.

AlSi10Mg 합금을 주조하거나 인쇄할 때 연성이 충분하지 않은 경우가 많으므로(2-4%) 굽힘이나 강한 충격이 필요한 응용 분야에는 사용할 수 없습니다.

고온으로 인한 소재 연화

세라믹을 200°C 이상에서 장시간 열처리하면 강도가 떨어지고 고온에 노출되는 구조물에는 사용할 수 없습니다.

다공성이 있는 점토

주조 또는 3D 프린팅을 잘못하면 적절하게 처리하지 않으면 가스 다공성이 발생하여 구조가 약해지는 경우가 많습니다.

보통의 가공성

경화된 변형 AlSi10Mg는 절삭 공구를 가공할 때 공구가 거칠어집니다. 따라서 공구가 더 빨리 마모되고 더 나은 냉각수 시스템이 필요할 수 있으며, 이는 전체 공작 기계의 비용을 증가시킵니다.

적층 제조 가격

3D 프린팅은 AlSi10Mg 분말로 잘 작동하지만 분말은 비용이 많이 들기 때문에 소량 생산 시 비용이 더 많이 듭니다.

요약 표

AlSi10Mg 주조의 용도

뛰어난 특성을 가지고 있기 때문에 AlSi10Mg는 여러 산업 분야에서 사용됩니다:

항공우주

질량이 적고 강성이 높은 AlSi10Mg 합금은 비슷한 부품보다 무게가 가벼운 브래킷, 하우징 및 기타 부품을 제작하는 데 도움이 됩니다.

자동차

엔진 블록, 기어박스 및 서스펜션에서 AlSi10Mg는 안전성을 저하시키지 않으면서 연비를 향상시킵니다.

로봇공학의 과학

이 소재는 가벼운 액션에 적합한 맞춤형 로봇 팔, 조인트 및 엔드 이펙터를 제작하는 데 탁월합니다.

소비자 가전

방열 기능이 뛰어나 방열판 및 구조 프레임에 효과적인 소재입니다.

의료 기기

AlSi10Mg 합금으로 만든 보철물과 도구의 사용이 증가하는 이유는 정확성과 신체에 대한 안전성 때문입니다.

문제 및 이슈

AlSi10Mg의 많은 장점에도 불구하고 몇 가지 유의해야 할 사항이 있습니다:

• 실리콘은 경화제이기 때문에 적절히 다루지 않으면 과량으로 사용하면 석기가 부서지기 쉽습니다.
• 부품의 다공성 정도를 제어하는 것은 부품이 구조적으로 고장 나지 않도록 보장하는 데 필수적입니다.
• 티타늄의 고급 생산은 일반적으로 다른 잘 알려진 알루미늄 합금보다 비용이 많이 듭니다.

이러한 문제를 줄이려면 적절한 열처리와 최적의 주조 설정을 선택해야 합니다. 또한 향상된 시뮬레이션 소프트웨어를 사용하면 실제 주조 전에 수축과 다공성의 영향을 미리 확인할 수 있습니다.

향후 전망

더 많은 기업들이 강하면서도 가벼운 제품을 필요로 하기 때문에 AlSi10Mg의 사용은 증가할 것으로 예상되며, 특히 적층 제조의 도움을 받을 수 있습니다. 최근 분말 야금, 후처리 및 열처리 분야의 발전으로 이 소재의 신뢰성과 유용성이 높아지고 있습니다.

세라믹 또는 그래핀을 첨가하여 나노 침전된 AlSi10Mg 합금을 강화하여 여러 사이클에 걸쳐 내구성을 높이는 실험이 진행 중입니다. 이러한 혁신은 국방, 우주로 물체를 발사하고 혁신적인 의료 장비를 개발하는 등의 분야와 연결될 수 있습니다.

결론

AlSi10Mg 등급은 뛰어난 기계적 성능, 가벼운 구조, 뛰어난 열적 특성을 결합한 소재입니다. 항공우주부터 전자제품에 이르기까지 다양한 분야에서 신뢰성이 높고 무게가 가볍기 때문에 엔지니어와 디자이너에게 이상적인 소재입니다. 감사합니다 특유의 AlSi10Mg 특성, 독특한 AlSi10Mg 밀도, AlSi10Mg 합금으로서의 강력한 성능 덕분에 이 구성은 현대 산업에서 확고하게 자리 잡고 있습니다. 중요한 항공우주 부품과 예술적인 3D 프린팅 모델 설계에 있어 AlSi10Mg는 재료 과학의 새로운 경계를 넓히는 데 앞장서고 있습니다. 새로운 개발이 등장함에 따라 데이터 분석의 역할이 더욱 커지고 더 많은 곳에서 활용될 것으로 예상됩니다.

자주 묻는 질문 

AlSi10Mg의 용도는 무엇인가요?

가볍고 내구성이 뛰어나며 내열성이 우수하여 항공우주, 자동차, 로봇 공학 및 전자 제품 분야에 적합한 AlSi10Mg. 안정성과 정밀도가 매우 중요한 주조 및 3D 프린팅에 플라스틱을 사용하는 경우가 많습니다.

AlSi10Mg 소재를 연구할 때 가장 중요한 특성은 무엇인가요?

AlSi10Mg로 만든 제품은 인장 강도(최대 450MPa)가 높고 열 전도성이 좋으며 쉽게 부식되지 않으며 경도가 적당합니다. 그렇기 때문에 이 소재는 큰 힘을 받는 분야에 적합합니다.

AlSi10Mg의 밀도는 어느 정도인가요?

밀도가 2.68g/cm³인 AlSi10Mg는 강철보다 가볍고 무게가 중요한 디자인에 필요한 강도를 가지고 있습니다.

AlSi10Mg를 열처리할 수 있나요?

AlSi10Mg 합금은 열처리를 통해 더 강하고 단단하게 만들 수 있습니다. 가장 일반적인 처리 방법은 용액 어닐링과 에이징입니다.

적층 제조에 AlSi10Mg가 좋은 선택인가요?

당연하죠. AlSi10Mg는 부드러운 흐름, 강력한 성능, 미세한 구조로 인해 3D 금속 프린팅과 특히 선택적 레이저 용융(SLM)에 널리 사용됩니다.