Figure 5. Images showing backseat applications: (a) 2014 Chevrolet corvette seatback (courtesy of GM); (b) 2015 Mercedes- Benz SLK seatback [37] (courtesy of GF casting solutions) and (c) 2014 BMW i3 seatback [38] (courtesy of BASF).

이 기술 요약은 Sophia Fan, Xu Wang, Gerry Gang Wang, Jonathan P. Weiler가 발표한 “Applications of High-Pressure Die-Casting (HPDC) Magnesium Alloys in Industry” 논문을 기반으로 하며, STI C&D에서 기술 전문가를 위해 분석하고 요약했습니다.

키워드

  • Primary Keyword: HPDC 마그네슘 합금
  • Secondary Keywords: 고압 다이캐스팅, 자동차 경량화, 전기차(EV) 부품, 항공우주 소재, 열전도율, 내연성

Executive Summary

  • 도전 과제: 효율성과 성능 향상을 위해 자동차 및 항공우주 산업에서 요구되는 엄격한 중량 감축 목표를 달성하는 것.
  • 연구 방법: 고압 다이캐스팅(HPDC) 마그네슘 합금의 기존 및 잠재적 적용 사례를 포괄적으로 검토.
  • 핵심 돌파구: HPDC 마그네슘 합금은 내연기관차(ICE)에서 전기차(EV)로의 적용 전환이 용이할 뿐만 아니라, 새로운 EV 배터리 및 항공우주 부품을 위해 향상된 열전도율과 내연성을 갖춘 신소재로 개발되고 있음.
  • 핵심 결론: 특수 HPDC 마그네슘 합금의 개발은 기존의 구조적 적용을 넘어, 전기차 및 항공우주 분야의 차세대 경량화를 위한 핵심 요소임.

도전 과제: 이 연구가 CFD 전문가에게 중요한 이유

배출가스 및 연비 규제 강화로 인해 차량의 무게를 줄여야 할 필요성이 계속해서 증가하고 있습니다. 따라서 경량화는 안전과 성능을 유지하면서 동력 효율을 개선하기 위한 매우 중요한 주제가 되었습니다. 경량화 전략의 핵심은 기존의 고밀도 구조 재료(강철, 알루미늄)를 저밀도 재료로 대체하는 것입니다.

마그네슘은 밀도가 1.74 g/cm³로 알루미늄과 강철보다 현저히 낮아 자동차 금속 중 가장 유망한 대안으로 꼽힙니다. 특히 고압 다이캐스팅(HPDC) 공법으로 제조된 마그네슘 합금 부품은 설계 유연성이 뛰어나고, 복잡한 형상의 부품을 정밀하게 생산할 수 있으며, 빠른 냉각 속도로 인해 미세한 조직 구조를 형성하여 높은 강도를 가집니다. 이러한 장점 덕분에 HPDC 마그네슘 합금은 자동차 산업에서 가장 가볍고 널리 사용되는 구조용 금속 중 하나가 되었습니다. 이 연구는 기존 내연기관차에서의 성공 사례를 검토하고, 전기차 및 항공우주라는 새로운 시장에서 마그네슘 합금이 직면한 기술적 과제와 잠재력을 탐구합니다.

Figure 1. Schematic diagram showing high pressure die casting (HPDC) process.
Figure 1. Schematic diagram showing high pressure die casting (HPDC) process.

접근 방식: 연구 방법론 분석

본 문서는 특정 실험을 수행한 연구가 아닌, 기존의 산업 적용 사례와 개발 현황을 종합적으로 검토한 리뷰 논문입니다. 연구진은 다음과 같은 접근 방식을 통해 HPDC 마그네슘 합금의 현재와 미래를 조망했습니다.

  1. 전통적 적용 사례 분석: 내연기관(ICE) 차량에 사용된 AM50, AM60, AZ91, AE44와 같은 전통적인 HPDC 마그네슘 합금의 구조적 적용 사례(내장재, 차체, 파워트레인 등)를 상세히 검토했습니다. 각 부품의 재료 선택 기준은 합금의 특성과 부품의 사용 환경을 기반으로 분석되었습니다.
  2. 신규 적용 분야 탐색: 자동차 산업이 전기차(EV) 아키텍처로 전환함에 따라 발생하는 새로운 요구사항을 분석했습니다. 특히 배터리 관련 부품에 필요한 높은 열전도율과 항공우주 분야에서 요구되는 내연성(flammability resistance)에 초점을 맞추었습니다.
  3. 신합금 개발 동향 검토: 기존 합금의 한계를 극복하고 새로운 적용 분야의 안전 요구사항을 충족시키기 위해 개발 중인 여러 신규 마그네슘 합금의 특성을 리뷰했습니다. 이를 통해 향후 자동차 및 항공우주 분야에서의 잠재적 적용 가능성을 평가했습니다.

이러한 포괄적인 검토를 통해 HPDC 마그네슘 합금이 경량화 소재로서 어떻게 진화해왔으며, 미래 산업의 요구에 부응하기 위해 어떤 기술적 돌파구가 필요한지에 대한 통찰을 제공합니다.

돌파구: 주요 발견 및 데이터

결과 1: 자동차 구조 전반에 걸친 광범위한 적용성과 기술 진화

HPDC 마그네슘 합금은 지난 수십 년간 자동차의 다양한 부품에 성공적으로 적용되며 경량화에 크게 기여했습니다. 논문은 내장재, 차체, 파워트레인 등 여러 분야에서 주목할 만한 성과를 보여줍니다.

  • 내장 부품: 재규어 랜드로버(JLR) S-타입 차량의 크로스 카 빔(CCB)은 강철에서 마그네슘으로 대체되면서 지속적인 설계 최적화를 통해 초기 5.2kg에서 3.6kg까지 무게가 감소했습니다(Figure 4). 이는 안전 요건을 충족하면서 달성한 성과입니다.
  • 차체 부품: 포드 F-150 트럭의 마그네슘 라디에이터 서포트(MRS)는 1세대 모델에서 35%의 중량 절감을 달성했으며, 3세대 모델에서는 원래의 강철 설계 대비 75%의 질량 감소를 이루었습니다(Section 2.1.2). 또한, 크라이슬러 닷지 바이퍼의 대시보드 전면(FOD) 부품은 51개의 개별 강철 부품을 단일 마그네슘 다이캐스팅 부품으로 통합하여 52%의 무게를 줄였습니다.
  • 파워트레인 부품: 고온 환경에 사용되는 AE44 및 AZ91D 합금은 포르쉐 파나메라의 오일 컨duit 모듈 및 폭스바겐 골프의 기어박스 하우징 등에 사용되어 기존 알루미늄 부품 대비 각각 24% 및 상당한 무게 절감 효과를 거두었습니다(Figure 10).
Figure 5. Images showing backseat applications: (a) 2014 Chevrolet corvette seatback (courtesy of GM); (b) 2015 Mercedes- Benz SLK seatback [37] (courtesy of GF casting solutions) and (c) 2014 BMW i3 seatback [38] (courtesy of BASF).
Figure 5. Images showing backseat applications: (a) 2014 Chevrolet corvette seatback (courtesy of GM); (b) 2015 Mercedes- Benz SLK seatback [37] (courtesy of GF casting solutions) and (c) 2014 BMW i3 seatback [38] (courtesy of BASF).

이러한 사례들은 HPDC 마그네슘 합금이 단순한 재료 대체를 넘어, 부품 통합을 통해 조립 공정을 단순화하고 전반적인 생산 효율성을 높이는 데 기여했음을 명확히 보여줍니다.

결과 2: 전기차(EV) 및 항공우주 산업의 새로운 요구사항 충족

산업 패러다임이 전기차와 차세대 항공우주 기술로 전환되면서 마그네슘 합금에 대한 요구사항도 변화하고 있습니다. 논문은 이러한 새로운 도전에 대응하기 위한 기술 개발 방향을 제시합니다.

  • 전기차(EV) 적용: 배터리 하우징과 같은 부품은 경량화와 더불어 우수한 열 방출 성능, 즉 높은 열전도율이 필수적입니다. 기존 Mg-Al 합금은 알루미늄 함량이 높을수록 열전도율이 낮아지는 경향이 있습니다. 하지만 Figure 13에서 보듯이, 희토류(RE) 원소를 첨가한 DSM-1과 같은 신합금은 기존 예측을 뛰어넘어 HPDC 알루미늄 A380과 유사한 수준의 열전도율을 보여주며 EV 적용 가능성을 높였습니다. 실제 적용 사례로, AZ91D 합금으로 제작된 온보드 충전기 하우징은 기존 알루미늄 부품 대비 25%의 무게를 줄였습니다(Figure 12a).
  • 항공우주 적용: 항공우주 부품, 특히 기내 구조물에는 엄격한 내연성 기준이 적용됩니다. 논문은 칼슘(Ca) 첨가가 마그네슘 합금의 내연성을 크게 향상시키는 효과적인 방법임을 보여줍니다. Figure 15는 0.6% 이상의 칼슘이 첨가된 합금이 FAA(미 연방항공청) 테스트에서 질량 손실이 현저히 적음을 보여줍니다. 칼슘은 합금 표면에 더 조밀하고 안정적인 산화막을 형성하여 화염 전파를 억제하는 역할을 합니다.
Figure 11. Evolution of ford mustang GT strut tower mount: (top) steel stamping and aluminum extrusion strut tower mount and (bottom) HPDC magnesium strut tower brace manufactured by Meridian lightweight technologies.
Figure 11. Evolution of ford mustang GT strut tower mount: (top) steel stamping and aluminum extrusion strut tower mount and (bottom) HPDC magnesium strut tower brace manufactured by Meridian lightweight technologies.

이러한 결과는 마그네슘 합금이 합금 설계 최적화를 통해 미래 산업의 특수한 요구사항까지 충족할 수 있는 고성능 소재로 발전하고 있음을 시사합니다.

R&D 및 운영을 위한 실질적 시사점

  • 공정 엔지니어: 본 연구는 칼슘(Ca)과 같은 새로운 합금 원소 첨가가 다이 점착(die sticking)이나 열간 균열(hot tearing)과 같은 주조성 문제를 유발할 수 있음을 시사합니다. 따라서 이러한 특수 합금을 양산에 적용할 때는 주조 공정 변수를 정밀하게 최적화하여 제조 가능성을 확보하는 것이 중요합니다.
  • 품질 관리팀: 논문의 Figure 3(기계적/부식 특성) 및 Figure 15(내연성) 데이터는 특정 환경(예: 고온 파워트레인, 기내 항공우주 부품)에 사용될 부품에 대한 새로운 품질 관리 기준을 수립하는 데 기초 자료를 제공합니다. 특히 섀시 부품에서 HPDC 공정의 기공(porosity)은 안전 문제와 직결되므로 엄격한 검사 기준이 요구됩니다.
  • 설계 엔지니어: 크라이슬러 바이퍼의 FOD 사례에서 보듯이, HPDC 마그네슘 합금은 상당한 수준의 부품 통합을 가능하게 하여 설계 자유도를 높이고 조립 비용을 절감할 수 있습니다. 특히 EV 배터리 부품 설계 시에는 기계적 강도뿐만 아니라 Figure 13에 나타난 열전도율을 핵심 설계 변수로 고려해야 합니다. 항공우주 부품 설계에서는 FAA 내연성 표준을 충족하기 위해 칼슘 함유 합금의 사용을 적극적으로 검토해야 합니다.

논문 상세 정보

Applications of High-Pressure Die-Casting (HPDC) Magnesium Alloys in Industry

1. 개요:

  • 제목: Applications of High-Pressure Die-Casting (HPDC) Magnesium Alloys in Industry
  • 저자: Sophia Fan, Xu Wang, Gerry Gang Wang and Jonathan P. Weiler
  • 발행 연도: 2023 (© 2023 The Author(s))
  • 발행 학술지/학회: IntechOpen (Chapter in “Magnesium Alloys – Processing, Potential and Applications”)
  • 키워드: high pressure die cast (HPDC), magnesium alloy, castability, automotive, aerospace, lightweighting

2. 초록:

고압 다이캐스팅(HPDC) 마그네슘 합금은 주로 내연기관(ICE) 차량의 요구사항에 의해 자동차 산업에서 다양한 응용 분야를 보여왔습니다. 자동차 산업이 전기차(EV) 아키텍처로 전환함에 따라 주행 거리 효율을 개선하기 위한 새로운 응용 분야에 대한 잠재력이 큽니다. 또한, 중량 감소로 인해 더 큰 크기의 자동차 다이캐스팅 및 항공우주 응용 분야에 대한 관심이 증가하는 추세입니다. 이 장에서는 ICE 차량의 전통적인 자동차 구조 응용 분야뿐만 아니라, HPDC 마그네슘 합금의 현재 및 잠재적인 미래 EV 및 항공우주 응용 분야를 검토했습니다. 전통적인 차량에서 AM50, AM60, AZ91 및 AE44 마그네슘 합금을 사용한 구조적 응용 분야는 현대 EV에도 적용될 수 있습니다. 추가적으로, 더 높은 열전도율, 개선된 주조성, 우수한 고온 특성 및 내연성을 다양한 정도로 갖춘 마그네슘 합금은 모든 안전 요구사항을 충족시키기 위해 배터리 및 항공우주 기내 관련 구조 재료를 대체하기 위해 개발될 필요가 있습니다. 우수한 주조성을 가진 여러 새롭게 개발된 마그네슘 합금도 잠재적인 자동차 및 항공우주 응용 분야에 대해 검토됩니다.

3. 서론:

배출가스 및 연비 규제에 의해 차량 무게를 줄여야 할 필요성이 증가하고 있습니다. 따라서 경량화는 안전과 성능을 유지하면서 동력 효율을 개선하기 위한 매우 중요한 주제가 되었습니다. 제품 최적화, 재료 대체, 부품 통합과 같은 여러 경량화 전략은 고밀도 구조 재료를 저밀도 재료로 대체함으로써 추진됩니다. 마그네슘과 그 합금은 다른 자동차 금속에 비해 여러 장점을 가집니다. 마그네슘은 밀도가 1.74 g/cm³로 알루미늄과 강철보다 현저히 낮습니다. 마그네슘 합금은 우수한 비강도, 뛰어난 자동화 및 주조성 특성을 가지며 셀프 스레딩 패스너 사용에 적합한 것으로 잘 알려져 있습니다. 150°C 이상의 사용 환경에 부적합할 수 있는 일반적으로 사용되는 마그네슘 합금 외에도, 적절한 합금 원소를 추가하여 내열성 및 내크리프성, 내식성을 갖춘 마그네슘 합금이 개발되었습니다.

4. 연구 요약:

연구 주제의 배경:

자동차 및 항공우주 산업에서 연비 향상과 배출가스 감축을 위한 경량화 요구가 지속적으로 증대되고 있습니다. 마그네슘 합금은 현존하는 구조용 금속 중 가장 가벼워 이상적인 경량화 소재로 주목받고 있으며, 고압 다이캐스팅(HPDC) 공법은 복잡한 형상의 부품을 대량 생산하는 데 가장 효율적인 방법입니다.

이전 연구 현황:

과거 수십 년간 AM50, AM60, AZ91과 같은 마그네슘 합금은 주로 내연기관 차량의 내장재(크로스 카 빔, 시트 프레임) 및 차체(라디에이터 서포트, 리프트게이트) 부품에 성공적으로 적용되어 왔습니다. 그러나 고온에서의 기계적 특성 저하, 부식 문제, 그리고 전기차 및 항공우주 분야에서 요구되는 특수 성능(열전도율, 내연성) 부족으로 인해 적용 확대에 한계가 있었습니다.

연구 목적:

본 연구의 목적은 HPDC 마그네슘 합금의 전통적인 자동차 적용 사례를 체계적으로 검토하고, 전기차(EV) 및 항공우주 산업으로의 전환 과정에서 발생하는 새로운 기술적 요구사항과 잠재적 응용 분야를 분석하는 것입니다. 이를 통해 미래 경량화 기술의 발전 방향을 제시하고자 합니다.

핵심 연구:

본 연구는 HPDC 마그네슘 합금의 적용 범위를 (1) 전통적인 내연기관차, (2) 현재의 전기차, (3) 미래의 항공우주 분야로 나누어 분석했습니다. 각 분야별로 요구되는 핵심 물성(기계적 강도, 연성, 내식성, 열전도율, 내연성 등)을 정의하고, 이를 충족시키기 위한 합금 설계 및 개발 동향을 검토했습니다. 특히, EV 배터리 시스템의 열 관리와 항공기 기내 부품의 화재 안전성이라는 새로운 과제를 해결하기 위한 신합금 개발의 중요성을 강조했습니다.

5. 연구 방법론

연구 설계:

본 문서는 실험적 연구가 아닌, 기존에 발표된 학술 논문, 기술 보고서, 산업 사례 등을 종합하여 분석하는 리뷰(Review) 연구로 설계되었습니다.

데이터 수집 및 분석 방법:

저자들은 자동차 및 항공우주 산업에서 HPDC 마그네슘 합금의 적용과 관련된 광범위한 문헌을 수집했습니다. 수집된 데이터는 전통적 응용(내연기관차), 현재 응용(전기차), 잠재적 미래 응용(항공우주)의 세 가지 범주로 분류되었습니다. 각 적용 사례에 대해 사용된 합금의 종류, 부품의 성능(예: 무게 절감률, 기계적 특성), 그리고 제조 과정에서 발생한 기술적 과제와 해결책을 분석했습니다.

연구 주제 및 범위:

연구의 범위는 고압 다이캐스팅(HPDC) 공법으로 제조된 마그네슘 합금에 한정됩니다. 주요 연구 주제는 다음과 같습니다. – 내연기관차의 내장, 차체, 파워트레인, 섀시 부품에서의 전통적 적용 사례. – 전기차(EV)로의 전환에 따른 기존 부품의 적용 가능성 및 배터리 하우징과 같은 신규 부품의 요구사항(특히 열전도율). – 항공우주 산업에서의 재적용을 위한 내연성 향상 기술 동향(특히 칼슘 첨가 효과).

6. 주요 결과:

주요 결과:

  • 전통적인 자동차 구조용 부품(크로스 카 빔, 시트 프레임, 라디에이터 서포트 등)에 AM50, AM60, AZ91, AE44 마그네슘 합금을 적용하여 상당한 경량화 및 부품 통합 효과를 달성했습니다.
  • 전기차(EV)의 등장으로 배터리 관련 부품에 높은 열전도율이 요구되며, 희토류(RE) 원소를 첨가한 신합금 개발을 통해 이 문제를 해결할 잠재력을 확인했습니다.
  • 항공우주 분야의 엄격한 내연성 요구사항을 충족시키기 위해 칼슘(Ca)을 첨가한 마그네슘 합금이 효과적인 해결책이 될 수 있으며, FAA 테스트에서 우수한 성능을 보였습니다.
  • HPDC 공법은 복잡한 형상의 대형 부품을 정밀하게 제조할 수 있어, 부품 통합을 통한 조립 공정 단축 및 비용 절감에 탁월한 이점을 제공합니다.

Figure 목록:

  • Figure 1. Schematic diagram showing high pressure die casting (HPDC) process.
  • Figure 2. Comparison of the yield strength of AZ91 fabricated by four different processes [22, 25].
  • Figure 3. Mechanical and corrosion properties of conventional HPDC magnesium alloys: (a) mechanical properties [25–27] and (b) salt spray test for 1000 hours conducted by Meridian lightweight technologies.
  • Figure 4. Evolution of jaguar land rover (JLR) cross car beams (CCB): (a) jaguar S-type 1963 initial design (1998); (b) first-generation magnesium CCB (2002 ~ 2007 jaguar S-type X202); (c) second-generation magnesium CCB (2008-2015 jaguar XF X250) and (d) third-generation magnesium CCB (2015-present XF X260) [28].
  • Figure 5. Images showing backseat applications: (a) 2014 Chevrolet corvette seatback (courtesy of GM); (b) 2015 Mercedes-Benz SLK seatback [37] (courtesy of GF casting solutions) and (c) 2014 BMW i3 seatback [38] (courtesy of BASF).
  • Figure 6. Images showing interior applications of HPDC magnesium alloys: (a) AZ91D automotive audio amplifier cast by Twin City die casting company [44]; (b) AM60 display bracket on 2021 ford explorer; (c) AM60 steering column cast by Meridian lightweight technologies; (d) AM50 center console on Audi A8 and (e) AM60 center stack on JLR defender [45] (courtesy of GF casting solutions).
  • Figure 7. AM50 left hand (LH) and right hand (RH) rear support brackets on 2022 Mercedes-AMG SL roadster cast by Meridian lightweight technologies [46].
  • Figure 8. Evolution of ford F-150 AM50A magnesium radiator support (MRS): (a) 2004 model; (b) 2009 model, (c) and (d) 2017 model before and after coating.
  • Figure 9. Evolution of jeep wrangler spare tire carrier (STC): (a) first generation on 1996 ~ 2006 model; (b) second generation on 2007 ~ 2018 model and (c) third generation on 2018 ~ present model.
  • Figure 10. Powertrain applications of HPDC magnesium alloys: (a) AE44 oil conduit module on Porsche Panamera [48] (courtesy of GF casting solutions) and (b) AZ91 gearbox on Volkswagen golf and Passat [45] (courtesy of GF casting solutions); (c) AZ91 transfer case on ford F-150 and (d) AZ91 transmission case prototype made by Meridian lightweight technologies.
  • Figure 11. Evolution of ford mustang GT strut tower mount: (top) steel stamping and aluminum extrusion strut tower mount and (bottom) HPDC magnesium strut tower brace manufactured by Meridian lightweight technologies.
  • Figure 12. Battery-related application of magnesium alloys: (a) HPDC AZ91D battery charger housing manufactured by Meridian lightweight technologies [89] and (b) prototyped battery tray [92] (courtesy of Fusium).
  • Figure 13. Influence of aluminum content on thermal conductivity of magnesium alloys: Comparison results from PANDAT simulation and tests on Mg-Al and Mg-Al-RE alloys.
  • Figure 14. Solubility of selected RE elements in magnesium [107, 108, 113, 114].
  • Figure 15. Influence of alloying on mass loss of magnesium alloys tested as per FAA chapter 25 by Meridian lightweight technologies.

7. 결론:

본 연구는 자동차 및 항공우주 산업에서 HPDC 마그네슘 합금의 적용과 발전을 검토했습니다. 상대적으로 낮은 밀도, 높은 강도, 우수한 연성, 조절 가능한 열전도율, 그리고 강철 부품 대비 부품 수와 조립 공정을 크게 줄일 수 있는 탁월한 이점 덕분에 HPDC 마그네슘 합금은 자동차 산업에서 널리 사용되어 왔습니다.

AM50/AM60과 같은 합금은 계기판(IP), 크로스 카 빔(CCB), 시트 프레임과 같은 내장재에 널리 사용되었으며, 루프 프레임, 라디에이터 서포트(MRS), 대시보드 전면(FOD), 스페어 타이어 캐리어(STC), 리프트게이트 및 사이드 도어 이너와 같은 차체 부품에도 사용되었습니다. 파워트레인 적용은 기어박스, 엔진 피스톤 및 블록에서 시작하여, 우수한 내식성과 내크리프성을 가진 AZ91D 및 AE44 합금을 사용하여 오일 컨duit, 기어박스 하우징, 트랜스퍼 및 트랜스미션 케이스로 확장되었습니다.

이러한 구조적 적용은 전기차(EV) 아키텍처로 이전 가능하며, 온보드 충전기 하우징 및 배터리 트레이와 같은 EV 전용 응용 분야에서도 높은 잠재력을 보여줍니다. 또한, 칼슘(Ca)과 같은 합금 원소를 통해 내연성을 개선함으로써 항공우주 산업에서의 활용 가능성도 커지고 있습니다. 결론적으로, 우수한 기계적 특성과 특정 용도에 맞는 성능(우수한 열전도율 또는 내연성)을 결합한 새로운 합금 시스템의 개발을 통해 마그네슘 합금은 자동차 및 항공우주 산업에서 강력한 시장과 밝은 미래를 가질 것으로 예상됩니다.

8. 참고문헌:

  1. Calado LM, Carmezim MJ, Montemor MF. Rare earth based magnesium alloys—A review on WE series. Frontiers in Materials. 2022;8:1-18. DOI: 10.3389/fmats.2021.804906
  2. Wang GG, Bos J. A study on joining magnesium alloy high pressure die casting components with thread forming fasteners. Journal of Magnesium Alloy. 2018;6:114-120
  3. Dargusch MS, Easton MA, Zhu SM, Wang G. Elevated temperature mechanical properties and microstructures of high pressure die cast magnesium AZ91 alloy cast with different section thicknesses. Materials Science and Engineering A. 2009;523:282-288
  4. Sheng SD, Chen D, Chen ZH. Effects of Si addition on microstructure and mechanical properties of RS/PM (rapid solidification and powder metallurgy) AZ91 alloy. Journal of Alloys and Compounds. 2009;470:L17
  5. Dong X, Feng L, Wang S, Nyberg EA, Ji S. A new die-cast magnesium alloy for applications at higher elevated temperatures of 200-300°C. Journal of Magnesium and Alloys. 2021;9:90-101. DOI: 10.1016/j.jma.2020.09.012
  6. Zhu SM, Gibson MA, Nie JF, Easton MA, Abbott TB. Microstructural analysis of the creep resistance of die-cast Mg–4Al–2RE alloy. Scripta Materialia. 2008;58:477-480
  7. Su CY, Li DJ, Luo AA, Shi RH, Zeng XQ. Quantitative study of microstructure-dependent thermal conductivity in Mg–4Ce–xAl–0.5Mn alloys. Metallurgical and Materials Transactions A: Physical Metallurgy and Materials Science. 2015;50A:1970-1984
  8. Zhang JH, Liu K, Fang DQ, Qiu X, Yu P, Tang DX, et al. Microstructures, mechanical properties and corrosion behavior of high-pressure die-cast Mg–4Al–0.4Mn–xPr (x = 1, 2, 4, 6) alloys. Materials Science and Engineering A. 2009;480:810-819
  9. Zhang JH, Zhang DP, Tian Z, Wang J, Liu K, Lu HY, et al. Microstructures, tensile properties and corrosion behavior of die-cast Mg–4Albased alloys containing La and/or Ce. Materials Science and Engineering A. 2008;489:113-119
  10. Liu M, Shih DS, Parish C, Atrens A. The ignition temperature of Mg alloys WE43, AZ31 and AZ91. Corrosion Science. 2012;54:139-142. DOI: 10.1016/j. corsci.2011.09.004
  11. Kumar NVR, Blandin JJ, Suéry M, Grosjean E. Effect of alloying elements on the ignition resistance of magnesium alloys. Scripta Materialia. 2003;49:225-230. DOI: 10.1016/ S1359-6462(03)00263-X
  12. Li F, Peh WY, Nagarajan V, Ho MK, Danno A, Chua BW, et al. Development of non-flammable high strength AZ91 + Ca alloys via liquid forging and extrusion. Materials and Design. 2016;99:37-43. DOI: 10.1016/j.matdes.2016.03.014
  13. Gneiger S, Gradinger R, Simson C, Kim M, You BS. Investigations on microstructure and mechanical properties of non-flammable Mg-Al-Zn-Ca-Y extruded alloys. In: 7th European Conference for Aeronautics and Space Sciences (EUCASS), Milano, Italia. Bruxelles, Belgium: The EUCASS Association; 2017. pp. 1-7. DOI: 10.13009/ EUCASS2017-252
  14. Frank S, Gneiger S. Development of cost-effective non-flammable magnesium alloys. Light Metal Age. 2017;75:54-56
  15. Yi S, Victoria-Hernández J, Kim YM, Letzig D, You BS. Modification of microstructure and texture in highly non-flammable Mg-Al-Zn-Y-Ca alloy sheets by controlled thermomechanical processes. Metals (Basel). 2019;9:181. DOI: 10.3390/met9020181
  16. Cheng C, Lan Q, Wang A, Le Q, Yang F, Li X. Effect of Ca additions on ignition temperature and multi-stage oxidation behavior of AZ80. Metals (Basel). 2018;8:766. DOI: 10.3390/ met8100766
  17. Dvorsky D, Dalibor Vojtech JK, Vojtech D, Minárik P, Straska J. The effect of Y, Gd and Ca on the ignition temperature OF extruded magnesium alloys. Materials and Tehnology. 2020;54:669-675. DOI: 10.17222/ mit.2019.284
  18. Prasad A, Shi Z, Atrens A. Flammability of Mg-X binary alloys. Advanced Engineering Materials. 2012;14:772-784. DOI: 10.1002/ adem.201200124
  19. Cheng C, Lan Q, Liao Q, Le Q, Li X, Chen X, et al. Effect of Ca and Gd combined addition on ignition temperature and oxidation resistance of AZ80. Corrosion Science. 2019;160:108176. DOI: 10.1016/j. corsci.2019.108176
  20. Joost WJ, Krajewski PE. Towards magnesium alloys for high-volume automotive applications. Scripta Materialia. 2017;128:107-112
  21. Luo AA. Magnesium casting technology for structural applications. Journal of Magnesium Alloy. 2013;1:2-22. DOI: 10.1016/j.jma.2013.02.002
  22. ASTM B80-15, Standard Specification for Magnesium-Alloy Sand Castings, 2015
  23. ASTM B199-12, Standard Specification for Magnesium-Alloy Permanent Mold Castings, 2012
  24. ASTM B403-12, Standard Specification for Magnesium-Alloy Investment Castings, 2012
  25. ASTM B94-13, Standard Specification for Magnesium Alloy Die Castings, 2013
  26. Bakke P, Westengen H, Wang G, Jekl J, Berkmortel R. Die castability and property evaluation of AE alloys for drive train components. In: 13th Magnesium Automotive and End User Seminar. FH Aalen, Aalen, Germany: European Research Association for Magnesium; 2005
  27. ASTM B85-14, Standard Specification for Aluminum-Alloy Die Castings, 2014. doi:10.1520/B0085
  28. Fackler H. Magnesium cross car beam – 3 generations. In: 5th Annual Global Automotive Lightweight Material Supply, Design & Engineering. Eur., Birmingham: Global Automotive Lightweight Materials (GALM); 2015
  29. SAE-China, Energy-saving and New Energy Vehicle Technology Roadmap 2.0, 2020;1-64.
  30. Hector B, Heiss W. Magnesium die-castings as structural members in the integral seat of the new Mercedes-Benz roadster. In: SAE Tech. Pap. 1990. DOI: 10.4271/900798
  31. Brambilla S, Perotti P. Die casted magnesium front seat frame: An application for small and medium size cars. In: SAE Tech. Pap. 1997. DOI: 10.4271/970323
  32. Gerard DA. Materials and process in the Z06 CORV. Advanced Materials and Processes. 2008;166:30-33
  33. Kim JJ, Han DS. Recent development and applications of magnesium alloys in the Hyundai and Kia motors corporation. Materials Transactions. 2008;49(5):894-897
  34. Wang S, Hu W, Gao Z, Tian P. The application of magnesium alloy in automotive seat design. Applied Mechanics and Materials. 2013;395-396:266-270
  35. Abate M, Willman M. Use of cast magnesium Back frames in automotive seating. In: SAE Tech. Pap. 2005. pp. 91-98
  36. Cornett K. The Seating Options in the 2014 Corvette Stingray, CORVETTEBlogger.Com. (2013) 1-5
  37. D’Errico F, Tauber M, Just M. Magnesium alloys for sustainable weight-saving approach: A brief market overview, new trends, and perspectives. Current Trends in Magnesium (Mg) Research; 2022:1-33. DOI: 10.5772/ intechopen.102777
  38. Caffrey C, Bolon K, Kolwich G, Johnston R, Shaw T. Cost-effectiveness of a lightweight design for 2020-2025: An assessment of a light-duty pickup truck. In: SAE Tech. Pap. 2015. DOI: 10.4271/2015-01-0559
  39. R. Conroy, G. Exner, M. Shermetaro, Magnesium Steering Wheel, WO 94/16114, 1994
  40. Kawase Y, Shinto H, Yoshida T. Development of Magnesium Steering Wheel. Warrendale, PA: SAE International; 1991. DOI: 10.4271/910549
  41. Katsunobu S, Mikio K. Steering Wheel, US5070742. Alexandria, VA: United States Patent and Trademark Office (USPTO); 1991
  42. Marșavina L, Krausz T, Tamas Krausz L, Pîrvulescu LR. A methodology for durability of AM50 magnesium alloy steering wheels. Semantic Scholar. 2019;64:137-151
  43. Kim SK, Yoo HJ, Kim YJ. Research strategy for AM60 magnesium steering wheel. In: TMS Annu. Meet. 2002. pp. 247-252
  44. North American Die Casting Association. International die casting design competition winner. Die Casting Congress & Tabletop. 2014;2014:63-81
  45. GF Casting Solutions. Innovative Products for you. Schaffhausen, Switzerland: GF Casting Solutions; 2019. pp. 1-83
  46. International Magnesium Association. 2022 IMA Awards of Excellence Showcase. St. Paul, MN: International Magnesium Association; 2022
  47. Balzer JS, Dellock PK, Maj MH, Cole GS, Reed D, Davis T, et al. Structural magnesium front end support assembly. In: SAE Tech. Pap. 2003-01-0186. Warrendale, PA: SAE International; 2003
  48. Riopelle L. Magnesium application. In: International Magnesium Association. Annu. Semin. Livonia; 2004
  49. International Magnesium Association. 2006 IMA Awards of Excellence. St. Paul, MN: International Magnesium Association; 2006
  50. Duke CJ. FCA US LLC-magnesium closures development. SAE Technical Papers. 2021:1-11. DOI: 10.4271/2021-01-0278
  51. Duke CJ, Logan SD. Lightweight magnesium spare Tire carrier. In: 64th Annu. World Magnes. Conf. 2007. pp. 75-80. DOI: 10.1107/s0021889891006921
  52. Schreckenberger H, Papke M, Eisenberg S. The Magnesium Hatchback of the 3-Liter Car: Processing and Corrosion Protection. Warrendale, PA: SAE Technical Papers; 2000. pp. 01-1123
  53. Blawert C, Heitmann V, Höche D, Kainer KU, Schreckenberger H, Izquierdo P, et al. Design of hybrid Mg/Al components for the automotive body – preventing general and galvanic corrosion. In: IMA 67th Annu. World Magnes. Conf. Hong Kong; International Magnesium Association; 2010. p. 9
  54. Automotive News PACE Awards, 2010-PACE Award Winner. 2010.
  55. Inside L. International die casting design competition winners. Die Casting Engineering. 2010;2010:10-19
  56. American Foundry Society. GM Wins Funding to Develop Magnesium Diecasting Process, Mod. Cast. 2012. pp. 1-23
  57. Weiler JP, Sweet C, Adams A, Berkmortel R, Rejc S, Duke C. Next generation magnesium liftgate – utilizing advanced technologies to maximize mass reduction in a high volume vehicle application. In: International Magnesium Association 73rd Annual World Magnesium Conference. 2016
  58. Weiler JP. A review of magnesium die-castings for closure applications. Journal of Magnesium Alloy. 2019;7:297-304. DOI: 10.1016/j.jma.2019.02.005
  59. New Car Test Drive, 2000 Mercedes-Benz CL-Class Review, New Car Test Drive. 1999.
  60. Kacher G. Mercedes-Benz SL500, Motortrend. 2001.
  61. R.E. Bonnett, G. T. Bretz, P. Blanchard, S. Subramanian, Magnesium Door Assembly for Automobiles, US 2003/0188492 A1. 2003
  62. Blanchard PJ, Bretz GT, Subramanian S, Devries JE, Syvret A, Macdonald A, et al. The application of magnesium die casting to vehicle closures. In: SAE Tech. Pap. 2005. DOI: 10.4271/2005-01-0338 Wang GG, MacKenzie K, Sweet C, Carter JT, O’Kane JC, Resch SA, et al. Development of a Thin-Wall magnesium automotive door inner panel. SAE International Journal of Materials and Manufacturing. 2020;13:199-208
  63. International Magnesium Association. 2013 IMA Awards of Excellence. St. Paul, MN: International Magnesium Association; 2013
  64. International Magnesium Association. IMA Awards of Excellence Winners, Mg Showc. 2012. pp. 1-4
  65. Friedrich H, Schumann S. The use of magnesium in cars – today and in the future. In: Int. Conf. Exhib. Magnes. Alloy. Their Appl. 1998. pp. 3-13
  66. Bronfin B, Moscovitch N. New magnesium alloys for transmission parts. Metal Science and Heat Treatment. 2006;48:479-486. DOI: 10.1007/ s11041-006-0121-z
  67. International Magnesium Association. IMA AWARDS OF EXCELLENCE Design. St. Paul, MN: International Magnesium Association; 2014
  68. Beals RS, Tissington C, Zhang X, Kainer K, Petrillo J, Verbrugge M, et al. Magnesium global development: Outcomes from the TMS 2007 annual meeting. JOM. 2007;59:39-42. DOI: 10.1007/s11837-007-0102-8
  69. Koike S, Washizu K, Tanak S, Baba T, Kikawa K. Development of lightweight oil pans made of a heat resistant magnesium alloy for hybrid engines. In: SAE Tech. Pap. 2000. pp. 1-9
  70. Merens N, NADCA. Competition rewards versatility and innovation. International Die Casting Design and Competition. 2006;2006:26-35
  71. Chen X, Wagner D, Heath G, Mehta S, Uicker J. Cast magnesium subframe development-bolt load retention. SAE Technical Papers. 2021:1-8. DOI: 10.4271/2021-01-0274
  72. Chen X, Wagner D, Wedepohl A, Redlin K, Mehta S, Uicker J. Cast magnesium subframe development-corrosion mitigation strategy and testing. SAE Technical Papers. 2021:1-7. DOI: 10.4271/2021-01-0279
  73. North American Die Casting Association. 2018 Die Casting Award Winner. In: 2018 NADCA Die Cast. Congr. 2018. pp. 57-66
  74. Porsche Tequipmenrt. Exclusive Magnesium Wheels. 2021.
  75. Ceppos R. 2022 Cadillac V-Series Blackwings to Get Magnesium Wheels, Car Driv. 2020.
  76. Yamaha Motor Co., Magnesium Die-Cast Wheels. (n.d.).
  77. Choudhary VS, Akram W, Yaseen JM, Saifudheen SM. Design and analysis of wheel rim with magnesium alloys (ZK60A) by using Solidworks and finite element method. International Journal of Automotive Technology. 2016;1:16-29
  78. Jiang X, Liu H, Lyu R, Fukushima Y, Kawada N, Zhang Z, et al. Optimization of magnesium alloy wheel dynamic impact performance. Advances in Materials Science and Engineering. 2019;2019:1-12. DOI: 10.1155/2019/2632031
  79. Frishfelds V, Timuhins A, Bethers U. Benefits of magnesium wheels for consumer cars. In: IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. 2018. pp. 1-9. DOI: 10.1088/1757-899X/355/1/012023
  80. North American Die Casting Association. 2021 Die Casting Award Winners. In: 2021 Int. Die Cast. Compet. 2021. p. 55. DOI: 10.31399/asm.hb.v02a.a0006525
  81. American Foundry Society. Outstanding achievement-magnesium strut tower brace. In: Mod. Cast. Vol. 27. 2020
  82. Lazarz K, Cahill J, Ciccone TJ, Redlin K, Simko S. Corrosion performance of a magnesium tower brace. SAE Technical Papers. 2021:1-7. DOI: 10.4271/2021-01-0276
  83. Ciccone TJ, Kurane A, Delaney R, Ng S, Thai P, Hameedi J. Strut-Tower Brace, US10144456 B1. 2018
  84. Wang GG, Weiler JP. Recent developments in high-pressure die-cast magnesium alloys for automotive and future applications. Journal of Magnesium Alloy. 2022;11:78-87
  85. Cadillac CT4-V Blackwing. NetCarShow.Com. (2022).
  86. Foote B. 2021 Ford Mustang Mach-E Instrument Panel Analysis Reveals Mystery Space: Video, Ford Auth. 2021.
  87. 2016 AWARDS OF EXCELLENCE. Automotive Cast Product: Georg Fischer Automotive AG for Upper Door Frame. St. Paul, MN: International Magnesium Association; 2016
  88. American Foundry Society. Outstanding achievement – magnesium charger housing. In: Mod. Cast. 2022. p. 24
  89. North American Die Casting Association. 2022 industry awards casting winners – magnesium battery charger housing. In: 2022 Int. Die Cast. Compet. 2022
  90. International Magnesium Association. 2021 IMA AWARDS OF EXCELLENCE for automotive – AZ91D magnesium charger housing for the Subaru Crosstrek plug-In hybrid. In: 2021 Int. Magnes. Assoc. Conf. 2021
  91. FUSIUM. Magnesium Alloy Battery Tray. n.d.
  92. Lee S, Ham HJ, Kwon SY, Kim SW, Suh CM. Thermal conductivity of magnesium alloys in the temperature range from −125 C to 400 C. International Journal of Thermophysics. 2010;34:2343-2350. DOI: 10.1007/ s10765-011-1145-1
  93. Ying T, Chi H, Zheng M, Li Z, Uher C. Low-temperature electrical resistivity and thermal conductivity of binary magnesium alloys. Acta Materialia. 2014;80:288-295. DOI: 10.1016/j.actamat.2014.07.063
  94. Rudajevova OLA, Stanek M. Determination of thermal diffusivity and thermal conductivity of Mg-Al alloys. Materials Science and Engineering A. 2003;341:152-157
  95. Ying T, Zheng MY, Li ZT, Qiao XG. Thermal conductivity of as-cast and as-extruded binary Mg-Al alloys. Journal of Alloys and Compounds. 2014;608:19-24. DOI: 10.1016/j.jallcom.2014.04.107
  96. Pan H, Pan F, Yang R, Peng J, Zhao C, She J, et al. Thermal and electrical conductivity of binary magnesium alloys. Journal of Materials Science. 2014;49:3107-3124. DOI: 10.1007/s10853-013-8012-3
  97. Yuan J, Zhang K, Zhang X, Li X, Li T, Li Y, et al. Thermal characteristics of Mg-Zn-Mn alloys with high specific strength and high thermal conductivity. Journal of Alloys and Compounds. 2013;578:32-36. DOI: 10.1016/j. jallcom.2013.03.184
  98. Pan H, Pan F, Peng J, Gou J, Tang A, Wua L, et al. High-conductivity binary Mg-Zn sheet processed by cold rolling and subsequent aging. Journal of Alloys and Compounds. 2013;578:493-500. DOI: 10.1016/j.jallcom.2013.06.082
  99. Liu X, Wu Y, Liu Z, Lu C, Xie H, Li J. Thermal and Electrical Conductivity of as-Cast Mg-4Y-xZn Alloys. Philadelphia, PA: IOP Publishing; 2018
  100. Zhou X, Mo L, Du J, Luo G. Microstructure evolution and improvement of thermal conductivity in Mg–2Sn alloy induced by La addition. Journal of Materials Research and Technology. 2022;17:1380-1389. DOI: 10.1016/j.jmrt.2022.01.083
  101. Rzychoń T, Kiełbus A. The influence of rare earth, strontium and calcium on the thermal diffusivity of Mg-Al alloys. Defect and Diffusion Forum. 2011;312-315:824-829. DOI: 10.4028/www. scientific.net/DDF.312-315.824
  102. Zhou X, Guo T, Wu S, Lü S, Yang X, Guo W. Effects of Si content and Ca addition on thermal conductivity of As-cast Mg-Si alloys. Materials (Basel). 2018;11:2376-2387. DOI: 10.3390/ ma11122376
  103. Rudajevová A, Lukáč P. Comparison of the thermal properties of AM20 and AS21 magnesium alloys. Materials Science and Engineering A. 2005;397:16-21. DOI: 10.1016/j.msea.2004.12.036
  104. Rudajevová A, Von Buch F, Mordike BL. Thermal diffusivity and thermal conductivity of MgSc alloys. Journal of Alloys and Compounds. 1999;292:27-30. DOI: 10.1016/ S0925-8388(99)00444-2
  105. Yamasaki M, Kawamura Y. Thermal diffusivity and thermal conductivity of Mg-Zn-rare earth element alloys with long-period stacking ordered phase. Scripta Materialia. 2009;60:264-267. DOI: 10.1016/j.scriptamat.2008.10.022
  106. Zhong L, Peng J, Sun S, Wang Y, Lu Y, Pan F. Microstructure and thermal conductivity of As-cast and As-Solutionized Mg–rare earth binary alloys. Journal of Materials Science and Technology. 2017;33:1240-1248. DOI: 10.1016/j.jmst.2016.08.026
  107. Su C, Li D, Luo AA, Ying T, Zeng X. Effect of solute atoms and second phases on the thermal conductivity of Mg-RE alloys: A quantitative study. Journal of Alloys and Compounds. 2018;747:431-437. DOI: 10.1016/j.jallcom.2018.03.070
  108. Zhong L, Wang Y, Gong M, Zheng X, Peng J. Effects of precipitates and its interface on thermal conductivity of Mg–12Gd alloy during aging treatment. Materials Characterization. 2018;138:284-288. DOI: 10.1016/j. matchar.2018.02.019
  109. Peng J, Zhong L, Wang Y, Yang J, Lu Y, Pan F. Effect of Ce addition on thermal conductivity of Mg-2Zn-1Mn alloy. Journal of Alloys and Compounds. 2015;639:556-562. DOI: 10.1016/j. jallcom.2015.03.197
  110. Peng J, Zhong L, Wang Y, Lu Y, Pan F. Effect of extrusion temperature on the microstructure and thermal conductivity of Mg-2.0Zn-1.0Mn-0.2Ce alloys. Materials and Design. 2015;87:914-919. DOI: 10.1016/j.matdes.2015.08.043
  111. Zhong L, Peng J, Li M, Wang Y, Lu Y, Pan F. Effect of Ce addition on the microstructure, thermal conductivity and mechanical properties of Mg-0.5Mn alloys. Journal of Alloys and Compounds. 2016;661:402-410. DOI: 10.1016/j. jallcom. 2015.11.107
  112. Guo H, Liu S, Huang L, Wang D, Du Y, Chu M. Thermal conductivity of As-cast and annealed Mg-RE binary alloys. Metals (Basel). 2021;11:1-12. DOI: 10.3390/met11040554
  113. Xie T, Shi H, Wang H, Luo Q, Li Q, Chou KC. Thermodynamic prediction of thermal diffusivity and thermal conductivity in Mg–Zn–La/ Ce system. Journal of Materials Science and Technology. 2022;97:147-155. DOI: 10.1016/j.jmst.2021.04.044
  114. Zhu WF, Luo Q, Zhang JY, Li Q. Phase equilibria of Mg-La-Zr system and thermal conductivity of selected alloys. Journal of Alloys and Compounds. 2018;731:784-795. DOI: 10.1016/j. jallcom.2017.10.013
  115. Liu H, Zuo J, Nakata T, Xu C, Wang G, Shi H, et al. Effects of La addition on the microstructure, thermal conductivity and mechanical properties of Mg-3Al-0.3Mn alloys. Materials (Basel). 2022;15:1078. DOI: 10.3390/ ma15031078
  116. Su C, Li D, Ying T, Zhou L, Li L, Zeng X. Effect of Nd content and heat treatment on the thermal conductivity of Mg-Nd alloys. Journal of Alloys and Compounds. 2016;685:114-121. DOI: 10.1016/j.jallcom.2016.05.261
  117. Li S, Yang X, Hou J, Du W. A review on thermal conductivity of magnesium and its alloys. Journal of Magnesium Alloy. 2020;8:78-90. DOI: 10.1016/j. jma.2019.08.002
  118. Bazhenov VE, Koltygin AV, Sung MC, Park SH, Titov AY, Bautin VA, et al. Design of Mg–Zn–Si–Ca casting magnesium alloy with high thermal conductivity. Journal of Magnesium and Alloys. 2020;8:184-191. DOI: 10.1016/j. jma.2019.11.008
  119. Rong J, Zhu JN, Xiao W, Zhao X, Ma C. A high pressure die cast magnesium alloy with superior thermal conductivity and high strength. Intermetallics. 2021;139:107350. DOI: 10.1016/j.intermet.2021.107350
  120. Rong J, Xiao W, Zhao X, Ma C, Liao H, He D, et al. High thermal conductivity and high strength magnesium alloy for high pressure die casting ultrathin-walled components. International Journal of Minerals, Metallurgy, and Materials. 2022;29:88-96. DOI: 10.1007/s12613-021-2318-y
  121. Rong J, Xiao W, Zhao X, Fu Y, Liao H, Ma C, et al. Effects of Al addition on the microstructure, mechanical properties and thermal conductivity of high pressure die cast Mg–3RE–0.5Zn alloy ultrathin– walled component. Journal of Alloys and Compounds. 2022;896:162943. DOI: 10.1016/j.jallcom.2021.162943
  122. Zhao X, Li Z, Zhou W, Li D, Qin M, Zeng X. Effect of Al content on microstructure, thermal conductivity, and mechanical properties of Mg–La–Al– Mn alloys. Journal of Materials Research. 2021;36:3145-3154. DOI: 10.1557/ s43578-021-00319-x
  123. Czerwinski F. Controlling the ignition and flammability of magnesium for aerospace applications. Corrosion Science. 2014;86:1-16. DOI: 10.1016/j. corsci.2014.04.047
  124. Conference I, Ostrovsky I, Henn Y. Present state and future of magnesium application in aerospace industry. In: Int. Conf. New Challenges Aeronaut. ASTEC 07. 2007. pp. 1-5
  125. Gupta M, Guota N. The promise of magnesium based materials in aerospace sector. International Journal of Aeronautical and Aerospace Research. 2017;4:141-149. DOI: 10.19070/2470-4415-1700017
  126. Davis B. The application of magnesium alloys in aircraft interiors – changing the rules. TMS: The Minerals, Metals and Materials Society. 2015;2015:5
  127. Bin Huang Y, Chung IS, You BS, Park WW, Choi BH. Effect of Be addition on the oxidation behavior of Mg-Ca alloys at elevated temperature. Metals and Materials International. 2004;10:7-11. DOI: 10.1007/BF03027357
  128. Zeng XQ, Wang QD, Lü YZ, Ding WJ, Lu C, Zhu YP, et al. Study on ignition proof magnesium alloy with beryllium and rare earth additions. Scripta Materialia. 2000;43:403-409. DOI: 10.1016/S1359-6462(00)00440-1
  129. Lin P, Zhou H, Li W, Li WP, Sun N, Yang R. Interactive effect of cerium and aluminum on the ignition point and the oxidation resistance of magnesium alloy. Corrosion Science. 2008;50:2669-2675. DOI: 10.1016/j.corsci.2008.06.025
  130. Lin P, Zhou H, Sun N, Li WP, Wang CT, Wang M, et al. Influence of cerium addition on the resistance to oxidation of AM50 alloy prepared by rapid solidification. Corrosion Science. 2010;52:416-421. DOI: 10.1016/j. corsci.2009.09.029
  131. Li W, Zhou H, Zhou W, Li WP, Wang MX. Effect of cooling rate on ignition point of AZ91D-0.98 wt.% Ce magnesium alloy. Materials Letters. 2007;61:2772-2774. DOI: 10.1016/j. matlet.2006.10.028
  132. Hongjin Z, Yinghui Z, Yonglin K. Effect of cerium on ignition point of AZ91D magnesium alloy. China Foundry. 2008;5:32-35
  133. Fan JF, Yang GC, Chen SL, Xie H, Wang M, Zhou YH. Effect of rare earths (Y, Ce) additions on the ignition points of magnesium alloys. Journal of Materials Science. 2004;39:6375-6377. DOI: 10.1023/b:jmsc.0000043613.94027.04
  134. Marker TR. Evaluating the flammability of various magnesium alloys during laboratory- and full-scale aircraft fite tests. Public report published by the Federal Aviation Administration. 2013;15
  135. Wang G, Zhao Z, Zhang S, Zheng L. Effects of Al, Zn, and rare earth elements on flammability of magnesium alloys subjected to sonic burner–generated flame by Federal Aviation Administration standards. Part G: Journal of Aerospace Engineering. 2021;235:1-12. DOI: 10.1177/0954410020987758
  136. Baar N. Uber die Legierungen des Molybdans mit Nickel, Mangans mit Thallium und des Calcium mit Magnesium, Thallium, Blei, Kupfer und Silber. Zeitschrift für anorganische und allgemeine Chemie. 1911;70:352-394
  137. Jiang Z, Jiang B, Zhang J, Dai J, Yang Q, Yang Q, et al. Effect of Al2Ca intermetallic compound addition on grain refinement of AZ31 magnesium alloy. Transactions of the Nonferrous Metals Society of China. 2016;26:1284-1293. DOI: 10.1016/ S1003-6326(16)64229-2
  138. Lee DB. High temperature oxidation of AZ31+0.3wt.%Ca and AZ31+0.3wt.%CaO magnesium alloys. Corrosion Science. 2013;70:243-251. DOI: 10.1016/j.corsci.2013.01.036
  139. Wiese B. The Effect of CaO on Magnesium and Magnesium Calcium Alloys. Clausthal-Zellerfeld, Germany: Clausthal University of Technology; 2016. p. 134
  140. Kim SK, Lee J, Yoon Y, Jo H. Development of AZ31 Mg alloy wrought process route without protective gas. Journal of Materials Processing Technology. 2007;188:757-760. DOI: 10.1016/j.jmatprotec.2006.11.172
  141. Jang DI, Kim SK. Effect of Ca(OH)2 on oxidation and ignition resistances of pure Mg. Readings Magnesium Technology. 2014:145-149. DOI: 10.1002/9781118859803.ch24
  142. Sakamoto M, Akiyama S, Ogi K. Suppression of ignition and burning of molten Mg alloys by Ca bearing stable oxide film. Journal of Materials Science Letters. 1997;16:1048-1050. DOI: 10.1023/A:1018526708423
  143. Wu G, Fan Y, Gao H, Zhai C, Zhu YP. The effect of Ca and rare earth elements on the microstructure, mechanical properties and corrosion behavior of AZ91D. Materials Science and Engineering A. 2005;408:255-263. DOI: 10.1016/j.msea.2005.08.011
  144. You BS, Park WW, Chung IS. Effect of calcium additions on the oxidation behavior in magnesium alloys. Scripta Materialia. 2000;42:1089-1094. DOI: 10.1016/S1359-6462(00)00344-4
  145. Lee DB, Hong LS, Kim YJ. Effect of Ca and CaO on the high temperature oxidation of AZ91D Mg alloys. Materials Transactions. 2008;49:1084-1088. DOI: 10.2320/matertrans.MC200799
  146. Weiler JP. Exploring the concept of castability in magnesium die-casting alloys. Journal of Magnesium Alloy. 2021;9:102-111. DOI: 10.1016/j. jma.2020.05.008
  147. Tang B, Li SS, Wang XS, Ben Zeng D, Wu R. An investigation on hot crack mechanism of Ca addition into AZ91D alloy. Scripta Materialia. 2005;53:1077-1082. DOI: 10.1016/j. scriptamat.2005.06.039
  148. Anyanwu IA, Gokan Y, Nozawa S, Suzuki A, Kamado S, Kojima Y, et al. Development of new die-castable Mg-Zn-Al-Ca-RE alloys for high temperature applications. Materials Transactions. 2003;44:562-570. DOI: 10.2320/ matertrans.44.562
  149. Terada Y, Ishimatsu N, Mori Y, Sato T. Eutectic phase investigation in a Ca-added AM50 magnesium alloy produced by die casting. Materials Transactions. 2005;46:145-147. DOI: 10.2320/matertrans.46.145
  150. Easton MA, Gibson MA, Gershenzon M, Savage G, Tyagi V, Abbott TB, et al. Castability of some magnesium alloys in a novel castability die. Materials Science Forum. 2011;690:61-64. DOI: 10.4028/www. scientific.net/MSF.690.61
  151. Mori Y, Sugimura S, Koshi A, Liao J. Corrosion behavior of die cast Mg-Al-Mn-Ca-Si magnesium alloy. Materials Transactions. 2019;61:1-9

전문가 Q&A: 자주 묻는 질문

Q1: 다른 주조 방식에 비해 HPDC(고압 다이캐스팅)가 마그네슘 부품 제조에 선호되는 이유는 무엇입니까?

A1: 논문에 따르면 HPDC는 여러 가지 장점 때문에 선호됩니다. 첫째, 설계 및 제조에 있어 매력적인 유연성을 제공합니다. 둘째, 우수한 금형 충전 특성을 가져 복잡하고 얇은 벽을 가진 부품 생산에 유리합니다. 셋째, 강철 구조물에 필요한 2차 가공을 줄여 높은 효율을 자랑합니다. 마지막으로, Figure 2에서 볼 수 있듯이 빠른 냉각 속도로 인해 매우 미세한 미세구조가 형성되어 다른 주조 방식보다 높은 항복 강도를 얻을 수 있습니다.

Q2: 논문에서 부식 문제를 언급했는데, 포드 F-150 라디에이터 서포트(MRS)와 같이 이종 금속이 접촉하는 부품에서 갈바닉 부식 문제는 어떻게 해결되었나요?

A2: 포드 F-150 MRS 사례에서 갈바닉 부식을 최소화하기 위해 여러 부식 방지 전략이 개발 및 적용되었습니다. 여기에는 주물 및 브래킷의 재설계, 마그네슘 부품에 대한 화학적 변환 코팅 및 분체 코팅 적용, 마그네슘과 강철 간의 직접적인 접촉을 피하기 위한 5000 시리즈 알루미늄 스페이서 및 나일론 코팅 부싱 사용, 그리고 아연 전기도금 패스너 사용 등이 포함되었습니다.

Q3: Figure 13을 보면 알루미늄(Al) 함량이 증가할수록 열전도율이 감소하는 경향이 있습니다. DSM-1과 같은 신합금은 EV 적용을 위해 이 문제를 어떻게 극복하고 있나요?

A3: Figure 13은 희토류(RE) 원소 첨가가 이 문제에 대한 해결책이 될 수 있음을 보여줍니다. DSM-1 합금은 알루미늄 함량만으로 예측되는 열전도율보다 훨씬 높은 값을 보입니다. 이는 희토류 원소가 합금의 미세구조에 긍정적인 영향을 미쳐 열 전달을 개선하기 때문입니다. 그 결과, DSM-1은 경량의 장점을 유지하면서도 EV 배터리 하우징에 요구되는 HPDC 알루미늄 A380과 유사한 수준의 열전도율을 달성할 수 있는 잠재력을 가집니다.

Q4: 항공우주 분야 적용을 위해 내연성을 높이고자 칼슘(Ca)을 첨가할 때 발생하는 주요 단점(trade-off)은 무엇입니까?

A4: 논문에 따르면 칼슘 함량을 높이면 내연성은 크게 향상되지만, 주조성에 부정적인 영향을 미치는 것이 주요 단점입니다. 칼슘은 다이 점착(die sticking), 열간 균열(hot tearing), 싱크(sinks), 콜드 숏(cold shots)과 같은 주조 결함을 유발하는 경향이 있습니다. 따라서 항공우주용 합금을 개발할 때는 내연성과 주조성 사이의 균형을 맞추기 위해 합금 성분과 주조 공정을 최적화하는 것이 매우 중요합니다.

Q5: 크라이슬러 바이퍼의 FOD 부품처럼 상당한 수준의 부품 통합이 이루어졌는데, 이는 단순한 무게 감소 외에 어떤 이점을 제공하나요?

A5: 부품 통합은 무게 감소 외에 여러 중요한 이점을 제공합니다. 첫째, 51개의 개별 강철 부품을 단 하나의 마그네슘 주물로 대체함으로써 설계 및 제조 유연성을 크게 향상시켰습니다. 둘째, 수많은 부품을 조립하는 데 필요한 시간과 노력을 없애 조립 공정을 획기적으로 단축시켰습니다. 마지막으로, 여러 부품을 생산하는 데 필요한 금형 및 툴링 비용을 절감하여 전반적인 생산 비용을 낮추는 효과를 가져왔습니다.

결론: 더 높은 품질과 생산성을 향한 길

자동차 및 항공우주 산업이 직면한 경량화라는 핵심 과제를 해결하기 위해 HPDC 마그네슘 합금은 필수적인 솔루션으로 자리매김하고 있습니다. 이 기술은 단순한 재료 대체를 넘어, 부품 통합을 통한 공정 혁신과 신합금 개발을 통해 전기차의 열 관리, 항공우주 부품의 안전성 확보와 같은 미래 산업의 새로운 요구사항까지 충족시키고 있습니다. 본 논문에서 제시된 다양한 적용 사례와 데이터는 R&D 및 운영 전문가들에게 실질적인 통찰을 제공하며, 더 높은 품질과 생산성을 달성하기 위한 중요한 이정표가 될 것입니다.

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저작권 정보

  • 이 콘텐츠는 Sophia Fan 외 저자의 “[Applications of High-Pressure Die-Casting (HPDC) Magnesium Alloys in Industry]” 논문을 기반으로 한 요약 및 분석 자료입니다.
  • 출처: http://dx.doi.org/10.5772/intechopen.110494

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