• Composites Research
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• 제30권3호
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• pp.209-214
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• 2017

본 연구에서는 용융가압함침 공정을 통해 고체적율의 TiC 입자가 균일 분산된 SKD11 금속복합재료를 제조하고, 미제조직, 기계적 특성 및 내마모 특성에 대해 분석하였다. 약 60 vol%의 TiC가 균일하게 분산된 TiC-SKD11 복합재료를 제조함으로써 SKD11 대비 약 24% 경량화에 성공하였고 경도 및 압축항복강도는 증가하였다. 내마모 시험 결과 복합소재의 우수한 내마모 특성을 확인하였으며, 이는 높은 경도를 가지는 TiC 입자가 SKD11 기지와 강한 계면 결합력을 가지면서 높은 체적율로 존재함으로 인한 분산강화 효과와 TiC에 의한 SKD11의 산화 억제가 원인으로 판단된다.

• Composites Research
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• 제23권6호
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• pp.1-6
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• 2010

복합재 항공기 동체의 낙뢰손상방지를 목적으로 탄소섬듐-주석 산화물(ITO) 나노입자를 코팅함으로써 탄소섬유강화플라스틱(CFRP) 복합재료의 전기전도도를 향상하였다. 탄소섬유에 코팅된 ITO 나노입자는 10~40%의 농도로 콜로이드 상태에서 분사되었다. CFRP의 전기전도도는 코팅 후 3배 이상 증가하였으며 현재 B-787 복합재 항공기 동체에 사용 중인 기술인 금속메쉬를 CFRP 외층에 매몰한 경우보다도 높은 전기전도도를 얻을 수 있었으며, 나노입자 코팅으로 섬유-기지 계면에 미지는 악영향은 발견되지 않았다. 모의 낙뢰에 의한 손상영역은 각각 다른 처리를 한 재료와 조건에 따라 초음파 C-scan 이미지로 확인하였다. ITO 40% 코팅 시편의 경우 전기전도도는 B-787 샘플의 경우보다 높았지만 낙뢰에 의한 손상영역의 크기는 거의 비슷한 수준이었다.

• 한국재료학회:학술대회논문집
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• 한국재료학회 2011년도 추계학술발표대회
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• pp.26-26
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• 2011

Fe계 TiC 합금은 미량의 합금원소를 첨가시켜 경화능, 내식성, 내마모성 성질을 개선한 특수 공구용 재료로서 현재 절삭, 내마모성, 광산, 금형재료 등의 분야에 널리 사용되고 있다. 금속과 세라믹의 복합재료인 초경합금은 비열처리용 공구강으로 WC, TiC 등의 4, 5, 6족 금속탄화물에 Co, Ni, Fe등의 철족이 결합금속으로 소결한 복합재료로 WC-Co계 초경합금이 주종을 이루고 있으나, 전략 소재로서 고가인 Co 원료를 대체하기 위한 재료로서 초경재료의 고경도와 공구강의 경제성 및 가공성의 장점을 이용한 Fe-TiC계 초경합금의 연구가 다양하게 진행되고 있다. 본 연구에서는 Fe기지에 서브마이크론 크기의 미세한 TiC 입자가 균일하게 분산된 Fe-TiC 복합분말을 경제적으로 제조하기 위해 순수한 Fe, Ti 원료분말에 비해 단가가 낮고 미세 분쇄가 용이한 FeO, $TiH_2$ 분말을 고에너지 밀링 후 반응 열처리 시키는 유사 기계화학적 공정을 시도하였다. 조성비 Fe-30wt%TiC 복합분말을 제조하기위해 마이크론(micron) 크기의 FeO, $TiH_2$, C 분말을 사용하였고, 1단계로 FeO와 C을 고에너지 밀링으로 혼합 후 반응시켜 환원시키는 공정과 2단계로 이렇게 환원된 분말과 TiH2를 고에너지 밀링으로 다시 혼합, 분쇄한 후 반응열처리 하는 두 단계 공정을 사용하였다. FeO의 환원 단계에서는 $700{\sim}1,000^{\circ}C$ 온도 범위에서 1시간 유지하였고, 고에너지 밀링 시 밀링시간, 회전속도를 변수로 두고 실험하였다. 환원된 분말은 수평관상로를 이용해 아르곤분위기에서 $1,000{\sim}1300^{\circ}C$까지 1시간 유지하여 반응열처리시켜 Fe-TiC 복합분말을 제조하였다. 준비된 복합분말을 XRD와 FE-SEM, EDS, 입도분석기 (LPSA) 등을 이용해 분말의 형태와 특성, 상, 조성, 입도, 분산도 등을 조사하였다. 제조된 Fe-TiC 나노복합분말을 방전플라즈마소결(SPS) 과 상압소결 실험을 진행하였다. Fe-TiC 복합분말 제조공정의 첫 번째 단계인 FeO의 환원반응은 $800^{\circ}C$이상의 온도에서 Fe로 환원이 진행됨을 확인하였다. 두 번째 단계인 반응열처리공정에서는 $1,000^{\circ}C$ 이상에서 TiC가 형성됨을 XRD 상분석을 통해 확인할 수 있었고, $1,100^{\circ}C$ 이상의 온도에서 반응열처리를 했을 때 XRD 분석결과와 산소 조성 분석 결과로부터 반응의 완결성과 순도에서 최적 온도 조건임을 확인하였다. 온도를 $1,300^{\circ}C$로 증가시킬 경우 반응의 완결성에 큰 변화가 없는 반면 분말입자간의 목형성이 일어나 가소결 되는 것을 FE-SEM을 통해 관찰하였다. 또한 최적조건으로 제조된 Fe-TiC 복합분말의 입도분석과 FE-SEM/EDS 관찰/분석을 시행한 결과 평균 입도 0.6 ${\mu}m$의 미세한 Fe-TiC 복합분말 내에 Fe분말 주변과 내부에 나노크기의 TiC입자가 균일하게 분산되어 존재하는 것을 확인하였다.

• 한국재료학회지
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• 제11권5호
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• pp.398-404
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• 2001

SiC 보강재 표면에 도금된 Cu금속층이 Al/SiC복합재료의 젖음성에 미치는 영향을 검토하였다. 보강재에 대한 금속층의 도금은 무전해도금법을 이용하였으며, Al/SiC 복합재료의 제조는 텅스텐 발열체 진공로의$ 670^{\circ}C$~$900^{\circ}C$에서 제조하여 보강재와 기지간의 접촉부위를 촬영하여 젖음성을 측정하였다 젖음성 측정 결과 보강재에 도금된 Cu층은 젖음성을 향상시켰고, 젖음성의 개선은 보강재에 도금된 금속층과 기지간의 반응에 의해 계면에너지를 변화시킴으로서 나타난 결과이며. 반응을 통한 산화피막의 배제도 영향을 미친 것으로 판단된다

• 대한금속재료학회지
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• 제48권2호
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• pp.109-115
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• 2010

In the present study, a Zr-based amorphous alloy matrix composite reinforced with tungsten porous foam was fabricated without pores or defects by liquid pressing process, and its microstructures and mechanical properties were investigated. About 69 vol.% of tungsten foam was homogeneously distributed inside the amorphous matrix, although the matrix of the composite contained a small amount of crystalline phases. The compressive test results indicate that the composite was not fractured at one time after reaching the maximum compressive strength, but showed considerable plastic strain as the compressive load was sustained by tungsten foam. The tungsten foam greatly improved the strength (2764 MPa) and ductility (39.4%) of the composite by homogeneously dispersing the stress applied to the matrix. This was because the tungsten foam and matrix were simultaneously deformed without showing anisotropic deformation due to the excellent bonding of tungsten/matrix interfaces. These findings suggest that the liquid pressing process is useful for the development of amorphous matrix composites with improved strength and ductility.

• 한국재료학회지
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• 제8권4호
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• pp.328-336
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• 1998

본 연구에서는 기지금속과의 고상이나 액상의 고용한이 거의 없는 금속-카본(carbon)계에서 고에너지 볼밀공정을 이용하여 고체 윤활 청동베어링용 Cu-C-X계 나노복합금속분말을 제조하고자 하였다. Cu-10wt.%C-5wt.%AI과 Cu-10wt.%C-5wt.%Fe의 혼합분말을 이르곤 분위기의 attritor내에서 기계적 합금화한 후 Cu-C-X의 나노복합금속분말의 미세조직 특성을 조사하였다. AI, Fe를 첨가하였을 때 10시간 이상의 MA공정에서부터 약 $10\mu\textrm{m}$이하의 미세한 Cu-C-X나노복합금속분말을 얻을 수 있었으며, MA 시간에 따른 분말의 형상과 미세구조 변화는 금속-금속계의 MA 과정과 유사하게 진행되는 것을 알 수 있었다. Cu-C-X 나노복합금속분말의 X-선 회절시험 결과, MA 시간에 따라 Cu와 C분말의 회절피크의 폭은 넓어지고 회절강도는 감소하였으며, 특히 흑연피크의 MA시간에 따른 소멸은 흑연의 낮은 원자산란계수 때문에 의한 X-선 흡수 영향으로 고찰하였다. Williamson-Hall식으로 계산된 Cu-C-X 나노복합금속분말내의 Cu의 결정립은 15시간 이상의 MA공정에서부터 약 10nm이하의 크기를 가졌으며, TEM 분석결과로는 불규칙한 형상의 약 10-30nm 크기로 복합화된 Cu결정립을 확인할 수 있었다.

• Composites Research
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• 제34권5호
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• pp.311-316
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• 2021

본 연구에서는 3 wt.%, 10 wt.% Cr이 함유된 Fe-합금 분말을 기지 금속으로 하여 분말야금공정을 통해 TiC/steel 금속복합재료를 제조하였다. 이후 복합재료의 기계적 물성에 미치는 열처리의 영향을 고찰하고자, 어닐링 열처리 및 칭-템퍼링 열처리를 실시하였다. 인장, 압축 그리고 항절력 시험과 미세조직 분석을 통하여 Cr 함량 및 열처리 조건에 따른 미세조직의 변화와 구조적 강도 변화의 연관성을 고찰하였다. 10 wt.% Cr을 함유한 TiC/steel의 경우, TiC/steel 계면에서 형성된 조대한 Cr carbide의 영향으로 상온 인장강도 및 항절력이 크게 저하하였다. 이에 반해 압축강도에서는 Cr이 3 wt.%, 10 wt.% 함유된 TiC/steel 복합재료 모두 Cr carbide의 유무와 관계없이 어닐링 열처리 시편에 비해 칭-템퍼링 열처리 후 약 4 GPa에 달하는 높은 압축강도를 보였다.

• 대한금속재료학회지
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• 제47권1호
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• pp.50-58
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• 2009

In this study, alumina matrix composites reinforced with carbon nanotubes (CNTs) were fabricated by ultrasonic dispersion, ball milling, mixing, compaction, and sintering processes, and their relative density, electrical resistance, hardness, flexure strength, and fracture toughness were evaluated. 0~3 vol.% of CNTs were relatively homogeneously dispersed in the composites in spite of the existence of some pores. The three-point bending test results indicated that the flexure strength increased with increasing volume fraction of CNTs, and reached the maximum when the CNT fraction was 1.5 vol.%. The fracture toughness increased as the CNT fraction increased, and the fracture toughness of the composite containing 3 vol.% of CNTs was higher by 40% than that of the monolithic alumina. According to observation of the crack propagation path after the indentation fracture test, a new toughening mechanism of grain interface bridging-induced CNT bridging was suggested to explain the improvement of fracture toughness in the alumina matrix composites reinforced with CNTs.

• Composites Research
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• 제30권6호
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• pp.416-421
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• 2017

CFRP와 금속간의 접합공정이 개선된 구조용 접착제가 제조되었다. 구조용 접착제에 대한 경화시간, 기지재료의 표면상태 그리고 접착제의 양에 따른 최적의 접합공정 조건을 랩쉐어 실험을 통하여 파악하였다. 적합한 접합조건을 확인하기 위해 이종재료간의 접합 파단면 상태를 반사현미경을 이용하여 평가하였다. 이종재료간 접합력 향상을 위해 접착제의 개선뿐만 아니라 CFRP의 표면처리 또한 중요하였다. 구조용 접착제의 경우 180도 조건에 20분의 경화온도 조건이 최적이였으며, CFRP의 표면 처리에 따라 접합특성이 향상됨을 확인하였다. 이종재료 간 접합을 위해 구조용 접착제의 양은 $1.5{\times}10^{-3}g/mm^2$ 조건일 때 최적이었다. 접합공정의 개선 및 최적화를 통해 기존의 접착력 대비 10% 이상의 물성 강화를 나타냄을 확인하였다.

• 한국자동차공학회논문집
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• 제9권5호
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• pp.188-194
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• 2001

Metal matrix composites with whisker reinforcements have significant potential for demanding mechanical applications including defense, aerospace, and automotive industries. Especially, metal matrix composites, which are reinforced with aluminum borate whisker, have been used for the part of piston head in automobile because of good specific strength and wear resistance. Aluminum alloy-based metal matrix composites with whisker reinforcements have been produced using squeeze casting method, which is kind of an infiltration method. In this study, AC4CH-based metal matrix composites with $Al_{18}B$_4$O_{33}$ reinforcement have been produced using squeeze casting method, after T6 heat treatment, we evaluated mechanical properties of matrix and MMC composite were evaluated.