Apparent viscosity of partially solidified Zn-40% Sn alloy was measured at various shear rates and cooling rates using Coutte type high temperature viscometer. The shear rates and cooling rates employed in the present work were $89 sec^{-1}$, $104 sec^{-1}$, $150 sec^{-1}$, and 0.50℃/min, 0.81℃/min, 2.28℃/min respectively. The results show that viscosity of the partially solidified slurry was influenced by solid fraction, shear rate and cooling rate. Viscosity increased with increasing solid fraction and cooling rate, and decreased with increasing shear rate.
Conventionally solidified Zn-40% Sn alloy exhibits the platelike dendritic structure, and such a structure was modified to more rounded non-dendritic structure by vigorous agitation during solidification. The size and morphology of the primary particles in non-dendritic structure was influenced by shear rate, cooling rate and solid fraction. The average primary particle size increased with increasing solid fraction, and decreased with increasing cooling rate.
The secondary dendrite arm spacing (DAS) in plate-like dendritic structure with solid fraction, 0.45, satisfied the dendrite arm spacing relationship with cooling rate, $mbox{DAS}=a\cdot\dot{e}^{-n}$, and the exponent is found to be $\frac{1}{2.77}$.
In the case of non-dendritic structure with respective solid fractions, 0.45 and 0.55, obtained by vigorous agitation with shear rate of 257 $sec^{-1}$ during solidification, the average primary particle size satisfied the primary particle size relationship with cooling rate, $PPS=a\cdote^{-n}$. But the exponent n in the latter case is observed to be smaller than that of the former case.
본 연구에서는 Coutte형의 고온 공축회전 점도계를 이용하여 고상률, 전단률 및 냉각속도에 따른 반용융 Zn-40% Sn 합금의 점도를 측정하였으며, 또한 반용융된 합금의 조직을 조사하였다.
반용융 Zn-40 % Sn 합금의 점도는 고상률, 전단률 및 냉각속도에 크게 의존되며, 고상률과 냉각속도가 증가할수록 그리고 전단률이 감소할수록 점도는 증가하였다. 고상률이 0.25 ~ 0.45되는 범위 내에서 반용융 합금의 점도는 η$_a$ = Aexp Bf$_s$ 의 관계를 만족하였으며, 상수 B의 값은 전단률이 감소할수록 또한 냉각속도가 증가함에 따라 크게 나타났다. 교반을 가하지 않은 Zn-40 % Sn 합금의 반응고조직은 faceted dendrite에 가까운 판상의 수지상이었으며, 고상률이 0.45인 경우, 2차 수지간격은 냉각속도와 $DAS = aㆍ\dot{e}^{-n}$의 관계를 만족하였다. 이때 지수 n은 $\frac{1}{2.77}$로 3차원적 수지상을 갖는 타합금계의 경우와 비슷하였다. 전단률을 $257 \sec^{-1}$로 하여 교반시키면서 고상률이 0.45 및 0.55로 되도록 반응고시켜 얻은 비수지상 조직에서도 초정입경은 $PPS =aㆍ\dot{e}^{-n}$의 관계를 만족하였으나, 초정입경의 냉각속도 의존도를 나타내는 지수 n의 값은 2차 수지의 경우보다 훨씬 작게 나타났으며, 이는 전단률이 낮은 본 연구의 실험조건에 기인되는 것으로 판단되어졌다. 또한 전단률과 냉각속도가 일정할 경우에 초정의 입경은 고상률이 증가함에 따라 증가하였다.
