가공용 알루미늄 합금 중 4000 번대는 어느 합금계 인가?
- Al-Cu계
- Al-Mn계
- Al-Si계
- Al-Mg계
정답과 해설 보기
정답 ③ · 문항은 알루미늄 합금 번호대별 주원소를 묻고 있다. 4000번대 알루미늄 합금은 규소(Si)를 주원소로 하는 Al-Si계에 해당한다.
알루미늄 합금 4000번대는 규소(Si)를 주 원소로 하는 Al-Si계 합금이다.
개념 한 쪽
마그네슘 합금은 경량성과 높은 비강도를 이유로 항공기·자동차 부품 등에 사용된다라고 보기보다, 합금의 주성분과 소량 첨가 원소에 따라 상용 명칭과 물성 특성이 달라지므로 명칭과 적용을 정확히 파악하는 것이 중요하다고 한다.
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출제기준 단원 「주성분과 제조」의 공개 문제 3개를 묻는 꼴별로 나누면 이렇습니다.
| 묻는 꼴 | 문제 수 | 무엇을 묻나 |
|---|---|---|
| 합금 명칭 매칭 | 1 | 첨가원소 조합으로 상용명 판단하기 |
| 결정립 미세화 원소 식별 | 1 | 마그네슘합금의 미세화에 효과적인 원소 고르기 |
| 경금속 특성 판별 | 1 | 비중과 비강도로 재료 종류 가리기 |
마그네슘을 주성분으로 하는 합금은 가볍고 비강도가 커서 경금속 분야에서 중요한 위치를 차지한다고 한다. 마그네슘 합금의 비중은 알루미늄의 약 2/3 수준으로 항공우주용 재료로 쓰이기 적합하다고 한다.
합금의 명칭은 첨가 원소와 조성에 따라 달라진다고 한다. 예컨대 Mg-Al 계 합금에 소량의 Zn과 Mn을 첨가한 경합금은 상용명 '엘렉트론(Elektron)'으로 불리며 경량화가 필요한 부품에 사용된다고 정리한다.
합금 설계에서는 결정립 미세화가 기계적 성질 향상에 중요하며 마그네슘합금의 결정립 미세화 유도에 가장 효과적인 원소는 지르코늄(Zr)이라고 한다. Zr 첨가로 결정립이 고르게 작아지면 강도와 인성이 향상된다고 한다.
황동이나 동·알루미늄 등 타 금속 합금의 특성 구분도 중요하다고 한다. 예컨대 황동은 잔류응력과 부식성 환경의 결합으로 응력부식균열에 취약하다고 하고 동의 무산소동은 산소와 탈산제를 포함하지 않아 전도성과 수소취성이 개선된다고 설명한다.
금속 표면 처리와 열처리의 원리 차이도 유의점으로 든다. 표면에 원소를 침투시키는 침탄·질화·금속침투법과 조직 변태 중심의 담금질을 구분하여 이해해야 한다고 한다.
문제 유형 예시: 'Mg-Al 계 합금에 Zn·Mn 소량 첨가'가 주어지면 상용명으로 '엘렉트론'을 선택한다는 식으로 대응한다. 마그네슘합금과 '결정립 미세화'가 함께 나오면 지르코늄(Zr)을 떠올려 정답을 찾는 방식으로 풀이한다.
또 다른 예시: 항공우주용 경금속을 묻는 문항에서 '비중이 알루미늄의 약 2/3'이라는 표현이 보이면 마그네슘(Mg)을 선택하는 것이 맞는지 확인하는 식으로 응시한다.
가공용 알루미늄 합금 중 4000 번대는 어느 합금계 인가?
정답 ③ · 문항은 알루미늄 합금 번호대별 주원소를 묻고 있다. 4000번대 알루미늄 합금은 규소(Si)를 주원소로 하는 Al-Si계에 해당한다.
알루미늄 합금 4000번대는 규소(Si)를 주 원소로 하는 Al-Si계 합금이다.
황동 가공재에서 자연균열이 발생하는 주원인은?
정답 ④ · 질문은 황동 가공재에서 자연균열이 발생하는 주원인을 묻고 있다. 황동은 잔류응력에 취약한 상태에서 부식성 환경이 결합되면 응력부식균열(SCC)이 잘 발생하는 재료 특성을 가진다.
황동은 아연과 구리의 합금으로, 잔류 응력과 부식성 환경이 결합된 응력 부식 균열에 매우 취약하여 자연균열이 쉽게 발생한다.
Mg-Al 계 합금으로서 소량의 Zn과 Mn을 첨가한 합금은?
정답 ③ · 마그네슘(Mg)을 주성분으로 하고 소량의 알루미늄(Al), 아연(Zn), 망간(Mn) 등을 첨가하여 만든 경합금을 '엘렉트론(Elektron)'이라고 부릅니다. 이 합금은 비강도가 우수하여 항공기 등의 부품으로 널리 활용됩니다.
Mg-Al 계 합금에 소량의 Zn과 Mn을 첨가한 경합금은 '엘렉트론'이라고 불리며, 항공기 부품 등 경량화가 필요한 곳에 사용된다.
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