Al7075-SiC 나노복합재 마모 특성 연구
본 연구는 Al7075-3 wt% SiC 나노복합재의 건식 미끄럼 마모 거동을 핀-온-디스크 마모 시험기와 ASTM G99 표준에 따라 실험적으로 분석하고 예측 모델을 개발했습니다. 미끄럼 거리, 하중, 미끄럼 속도가 마모 특성에 큰 영향을 미치는 것으로 나타났습니다. 미끄럼 거리가 길어지고 하중이 증가할수록 마모율과 표면 거칠기가 증가했으며, 이는 미세 절삭 및 표면 손상 심화와 관련이 있습니다. 높은 미끄럼 속도는 기지재의 열 연화를 유발하여 마모를 가속화했습니다. 하중과 거리가 증가함에 따라 경도는 미미하게 감소했는데, 이는 국부적인 소성 변형과 보강재-기지재 계면 분리를 시사합니다. 분산 분석(ANOVA) 결과, 인가 하중이 마모율에 가장 큰 영향을 미치는 요인(76.79% 기여)이며, 미끄럼 거리와 미끄럼 속도가 그 뒤를 이었습니다. 실험 경향과 통계 분석을 바탕으로, 최소 마모율, 최저 표면 거칠기, 최대 경도를 위한 최적 파라미터 조합은 10 N 하중, 1 m/s 미끄럼 속도, 1000 m 미끄럼 거리로 도출되었습니다. 인공신경망(ANN)을 활용한 예측 모델링은 이들 파라미터가 마모 거동에 비선형적으로 영향을 미침을 확인했습니다. 회귀 모델은 R²=0.962, ANN 모델은 R²=0.9976의 높은 정확도를 보였습니다. 하이브리드 ANOVA-ANN 접근법은 마모 예측의 정확성을 높였습니다. 주사전자현미경(SEM) 분석 결과, 낮은 하중에서는 경미한 마모가, 높은 하중에서는 심각한 마모가 관찰되었습니다. Al7075-SiC 나노복합재는 낮은 하중과 적당한 미끄럼 거리 조건에서 향상된 내마모성을 보여주어, 다양한 접촉 응력과 미끄럼 조건에 견뎌야 하는 자동차 및 항공우주 부품과 같은 경량 재료 분야에 적용 가능성이 높습니다.