상변태 설계 - 비행기의 재료 Al 합금 두랄루민

소개

비행기용 외체 재료로서 현재 Al합금인 두랄루민 이라고 하는 합금이 이용되고 있다. 이 재료의 요구조건은 가볍고 강도가 높아야 하는데 향후 대체 재료로서의 개발을 위해서는 어떤 합금으로 설계할 수가 있는지 고안해 보자.

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본문내용

✈ 비행기용 외체 재료로서 현재 Al합금인 두랄루민 이라고 하는 합금이 이용되고 있다. 이 재료의 요구조건은 가볍고 강도가 높아야 하는데 향후 대체 재료로서의 개발을 위해서는 어떤 합금으로 설계할 수가 있는지 고안해 보자.

✈ 두랄루민(Duralumin)이란?
지난 9일 악천후속에 비행하던 국내선 항공기가 어른 주먹만한 크기의 우박을 맞고 기체 일부분이 심하게 파손되는 사고가 있었던 것을 알고 있을것이다. 그 사고에 관한 기사를 읽다가 이런 글을 보게 되었다



비행기는 왜 벼락을 안 맞을까??
항공기가 낙뢰를 피하는 데는 항공기 동체가 알루미늄 합금인 ‘두랄루민’(duralumin)으로 만들어졌다는 점도 한몫한다. 보통 항공기가 낙뢰를 맞으면 강한 전류가 전도성 좋은 두랄루민으로 만들어진 항공기 외부 표피를 따라 퍼지게 되고 날개와 꼬리날개 등에 설치된 정전기 방출기를 통해 대기중으로 빠져 나가게 되는 것이다.



바로 내가 조사할려고 하는 그 두랄루민 내용의 기사였다.두랄루민에 대해 찾아보니 두랄루민은 구리와 마그네슘 및 그 외 1~2종의 원소를 알루미늄에 첨가하여 시효경화성을 가지게 한 고력(高力) 알루미늄 합금으로서 1906년 9월 독일인 A. 빌름이 발명하였는데, 그가 소속된 뒤렌(Duren)금속회사의 이름과 알루미늄을 따서 두랄루민으로 명명하였다. 그 후 각종 새로운 강한합금이 발명되었다. 가공용 알루미늄 합금은 크게 두 가지로 나누는데, 두랄루민계인 알루미늄- 구리- 마그네슘계, 알루미늄- 아연- 마그네슘계와 내식성 합금인 알루미늄- 망간계, 알루미늄- 마그네슘계, 알루미늄- 마그네슘-규소계이다.
두랄루민을 세가지로 나누면 일반적으로 사용해온 두랄루민과 초(超)두랄루민 및 초초(超超)두랄루민으로 구분된다.
이것의 특징은 시효경화성을 가진 점이다. 시효경화란 두랄루민을 500~510℃정도로 가열한 후 물속에서 급속 냉각(T4)시키면 매우 연한 상태가 되는데, 이것을 상온에 방치하면 시간이 경과될수록 경화되는 현상을 말한다. 시효경화가 상온에서 일어나면 강도는 철재(鐵材)정도가 된다. 비중이 2.8이어서 철강의 1/3밖에 되지 않으므로 중량당(重量當)의 강도는 매우 우수하기 때문에 비행기의 재료로 많이 사용된다. 두랄루민이 비행기 재료로 사용된 후 두랄루민의 개량은 비행기의 발달을 촉진시켰으며, 빌름의 두랄루민보다 강력한 초두랄루민이 여러 종류 개발되었다. 초두랄루민 중에서 오늘날 사용되는 A2024는 미국에서 개발한

참고자료

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