• Composites Research
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• 제12권5호
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• pp.1-11
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• 1999

본 연구는 단섬유보강 금속복합재료의 피로 및 주기적 거동에 관한 연구로서, 가압용침법을 이용하여 제조된 Al6061과 이를 기지금속으로 사용한 단섬유보강 Al/$Al_2O_3$-15% 복합재료의 주기적변형(cyclic deformation)과 피로거동(fatigue behavior)에 대해서 실험적으로 고찰하였다. Al/$Al_2O_3$ 복합재로의 피로강도는 210MPa로 나타났고 기지금속은 170MPa로 나타났다. 영구소성변형에 의한 합변위는 피로수명 초기 5%이내에서 대부분 발생하며 파단시의 합변위는 복합재료와 기지금속 모두 축적된 소성변형으로 인하여 인장시험에서의 연신율에 비해 작은 값을 가진다. 금속복합재료의 주기적 변위는 보강재가 전위 전파의 저지역할을 함으로써 기지금속에 비하여 다소 감소하는 것으로 나타났다. 파면관찰결과 기지금속의 경우 금속복합재료에 비해 전체 시험편 단면에서 넓은 영역에서 균열전파 형태를 관찰할 수 있었으며, 또한 금속복합재료의 파면에서는 연속적인 피로하중에 의한 기지금속과 보강재간의 분리(debonding)등의 결과로 보강재가 뽑혀나간 흔적이 관찰되고 있다.

• 비파괴검사학회지
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• 제20권5호
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• pp.381-389
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• 2000

금속기지 복합재료의 미시적 파손기구는 작용하중의 방향, 재료의 열처리 상태, 기지재 및 강화재의 특성, 섬유체적률 등 여러 인자의 영향을 받는다. 이중 특히 재료의 열처리는 금속기지 복합재료의 기계적 특성을 지배하는 주요한 인자인 강화섬유와 기지재 사이의 계면특성에 큰 영향을 준다. 강화섬유와 기지재는 매우 큰 열팽창계수 차이를 가지기 때문에 금속기지 복합재료의 제조과정에 있어서 급격한 온도강하가 있을 경우에는 강화섬유와 기지재 사이의 계면에서는 잔류응력이 형성되며 이 때 발생한 잔류응력은 금속복합재료의 파손기구는 물론 기지재와 강화섬유 사이의 계면전단강도에도 중대한 영향을 미칠 수도 있다. 따라서 금속복합재료에 있어서 기지재와 강화재 사이의 계면전단강도에 대한 잔류응력의 영향을 평가하는 것은 금속복합재료의 실질적인 응용측면에서는 매우 중요한 과제라 할 수 있다. 복합재료에 있어서의 음향방출 기법과 SFC시험법을 동시에 이용하면 기지재와 강화재의 균열 및 기지재와 강화재 사이의 계면분리현상에 의한 미시적 파손기구를 명확하게 분리, 관찰할 수 있는 크나큰 이점이 있다. 따라서 된 연구에서는 음향방출기법과 SFC시험법을 이용하여 금속복합재료의 열처리 효과에 따른 미시적 파손기구 및 계면전판강도 변화특성을 체계적으로 연구, 고찰하였다.

• 한국세라믹학회지
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• 제38권6호
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• pp.575-581
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• 2001

세라믹/금속기지 복합재료에서 횡방향의 단축인장하중을 받는 경우, 복합재료의 특성에 관한 시뮬레이션 결과이다. 세라믹과 금속기지간 계면에 강한 결합이 존재하는 복합재와, 계면에서의 결합이 약한 복합재의 두 경우에 대하여 횡방향 평균응력과 평균변형율에 대한 관계를 계산하였다. 복합재료의 미시역학적개념과 유한요소해석법을 적용하여 세라믹체적분율의 변화에 따라 각기 해석되었다. 본 연구에서 계산된 횡방향 탄성계수는 문헌에 알려져 있는 미시역학개념으로 유도된 식에 의한 횡방향탄성계수값과 잘 일치되었다. 계면에서 강한 결합이 있는 복합재와는 달리, 약한 결합의 복합재는 인장하중에 의하여 세라믹/금속계면에서 금속재료와 세라믹간의 분리가 발생된다. 이 분리는 전체복합재의 강성을 감소시키며, 금속의 부피분율이 감소될수록 (즉, 세라믹의 부피분율이 증가할수록) 횡방향 평균응력의 평균변형율에 대한 감소로 나타났다. 미시역학의 개념을 적용한 유한요소해석기법을 통하여, 이미 알고 있는 복합재 각 성분의 특성으로부터 복합재료의 계면특성과 횡방향특성을 예측할 수 있다.

• Composites Research
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• 제12권5호
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• pp.12-22
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• 1999

알루미늄 기지 금속복합재료는 비강도, 비강성, 경도가 뛰어난 것으로 널리 알려져 있으며, 높은 마모 저항으로 인해 점점 중요한 재료로 인식되고 있다. 본 연구에서는 AC2B 알루미늄 합금을 기지재로 하고, 알루미나($Al_2O_3$) 및 탄소를 단섬유를 보강재로한 혼합금속복합재료를 제조하였다. 다양한 상대 마모 속도하에서의 연삭 마모 시험을 통해 금속복합재료의 상온 및 고온 마모 거동을 규명하였다. 금속복합재료의 마모 저항은 고속에서 보강재로 인해 향상되었다. 탄소 혼합 금속복합재료의 마모 저항은 탄소의 고체 윤활 효과로 인해 알루미나($Al_2O_3$) 복합재료보다 우수하였으며, 특히 고속에서의 내마모성이 가장 향상되었다. 금속복합재료의 마찰계수는 상온과 고온에서 상대 속도의 변화에도 큰 차이를 보이지 않았다.

• Composites Research
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• 제33권5호
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• pp.256-261
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• 2020

본 연구에서는 Al-Ti-C 반응계의 점화온도에 대해 고찰하고, 자전연소합성법 및 교반주조 공정을 통해 TiC/Mg 금속복합재료를 제조하여 미세조직 및 기계적 특성을 분석하였다. 0, 10, 20, 30 vol.% TiC 입자가 균일하게 분산된 Mg 복합재료를 제조하였고, 강화재의 양이 증가할수록 기지 대비 우수한 압축강도 및 내마모특성을 보였다. 이는 in-situ 자전연소합성법에 의해 결함이나 불순물 등의 오염이 적은 TiC/Mg 금속복합재료 제조로 기지에서 강화재로의 효과적인 하중 전달에 의한 것으로 판단된다.

• 비파괴검사학회지
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• 제13권4호
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• pp.9-17
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• 1994

초음파법은 종래의 금속재료는 물론 최근의 금속 복합재료등과 같은 신소재의 재료특성을 비파괴적으로 평가할 수 있는 일반적인 방법이다. 그러나 이와같은 재료들의 비파괴 특성 평가를 위해 초음파법을 적용시킬 경우 무엇보다도 재료 내부를 전파하는 탄성파의 전파특성에 대한 물리적 현상에 대한 이해가 필수적이다. 본 연구에서는 금속 복합재료의 제조공정에서 일반적으로 많이 발생되는 기지재와 강화재 사이의 계면 문제 및 기지재에 분포하는 강화재의 체적함유율의 변화등에 의한 유효 평면파의 다중 산란 특성을 SiC 입자강화 6061 알루미늄 복합재료에 대해 Lax의 준 결정 근사(quasi-crystalline approximation) 이론 및 소감정리 (extinction theorem)를 기초로 하여 이론적으로 해석하였다. 그 결과 SiC 입자 강화재의 체적 함유율의 변화에 대한 유효 평면파의 위상속도 및 감쇠의 주파수 의존 특성과 금속복합재료에 있어서의 기지재와 강화재 사이의 계면층의 탄성특성에 대한 위상속도의 변화 특성이 명확하게 규명되었다.

• 한국윤활학회:학술대회논문집
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• 한국윤활학회 1993년도 춘계학술대회 및 공장견학
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• pp.59-62
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• 1993

고품위의 동력전달 장치와 같은 고정밀 기능 부품들은 보다 높은 비강도, 고경도, 내마모성 및 내식성을 가져야 하며, 특히 소재의 마찰, 마모 특성은 기아제품 등의 수명, 정밀도 및 에너지 손실을 좌우하는 것으로서 물성의 열화를 극복할 수 있는 소재의 개발이 요구되고 있다. 지난 수년동안 금속기지에 $Al_2O_3$나 SiC등의 보강재를 첨가하여 복합재의 응착 및 연삭마모에 대한 저항성을 향상시키는 시도를 하고 있다. 주로 제조비용이 낮고 거의 등방적인 성질을 가지며 가공성이 좋은 입자 보강 복합재료에 대한 연구가 지배적이었지만, 입자 보강 복합재료의 경우 강도 및 탄성계수의 향상 정도가 적다는 단점을 지니고 있다. 본 연구에서는 분말야금법을 이용하여 금속기지에 세라믹상으로 SiC 입자 및 휘스커가 첨가된 복합재를 제조하여 제조공정변수에 따라 마모거동을 pin-on-disk 형태의 마모시험기에서 실험하였으며, 주사전자현미경으로 마모표면관찰 등으로 복합재의 마모기구를 연구하였다.

• 비파괴검사학회지
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• 제17권2호
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• pp.89-99
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• 1997

단섬유강화금속복합재료는 최근 항공기, 자동차산업에 있어서 관심의 대상이 되고 있는 재료중의 하나이나 재료의 제조 및 성형중에 재료내의 기지재 및 강화재의 열팽창계수의 차이로 인해 재료 내부에 발생되는 열적잔류응력으로 인한 재료 특성의 변화로 실제적인 재료 적용상에 많은 문제점들이 보고되고 있다. 이와 같은 금속복합재료의 잔류응력의 평가에는 몇가지 비파괴적 방법이 적용되고 있으나 그 측정에 많은 어려움이 보고되고 있다. 따라서 금속복합재료의 보다 실제적인 응용을 위하여는 이와 같은 열적잔류응력을 평가하기 위한 이론적모델의 확립이 요구된다. 본 연구에 있어서는 비방향성을 가진 강화재가 2차원 평면 상태로 기지재내에 존재하는 단섬유강화금속복합재료에 있어서 재료에 균일한 온도 변화가 주어질 때 기지재와 강화재의 열팽창계수의 차로 인해 재료 내부에 발생하는 열적잔류응력을 평가, 예측하기 위한 이론적 탄성 모델을 확립하고자 한다. 본 연구에서 해석하고자 하는 이론 모델은 Eshelby의 등가 개재물 방법을 토대로 하고 있으며 과거 제안되고 있는 이론모델을 포함하는 보다 일반성을 가지는 해석 모델로서, 이 해석 모델을 이용하여 열적잔류응력에 미치는 강화재의 체적률, 종횡비, 분포 상태, 분포 cut-off 각도들에 대한 각 인자의 영향을 검토하였다. 그 결과 강화재의 체적률, 종횡비, cut-off 각도들이 강화재의 분포 상태보다도 금속복합재료의 열적잔류응력에 미치는 영향이 현저함을 알 수 있었다.

• 한국재료학회지
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• 제6권12호
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• pp.1199-1212
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• 1996

본 연구는 주조성, 내압성, 내열성 등이 우수하여 군용 및 민수용 기계소재로 이용되고 있는 AI-Si-Mg계 AC4C 합금에 세라믹(AI2O3, AI2O3-TiC)을 강화시키는 복합재료제조에 관한 기초연구의 일환으로 수행하였다. 연구내용은 세라믹 강화재의 젖음성을 높이기 위하여 수소환원법에 의한 AI2O3입자의 Ni 피복과 기존의 프리폰 제조방법보다 간단하고 경제적인 자전연소합성법에 의해 AI2O3-TiC 다공성 pellet을 제조하여, 이들 강화재와 AC4C 기지금속을 이용하여 고대-compocasting 및 squeeze casting법으로 복합재료를 제조하고 미세조직, 계면생성물, 기계적 성질, 내마멸성 등의 특성을 조사하였다. 고대-compocasting법에 의해 제조된 AI2O3Ni 입자 강화 복합재료에서 강화재들은 응집체로 존재하지 않고 비교적 균일하게 분산되었고 AI2O3-TiC 강화재를 이용하여 squeeze casting으로 가압주조 하므로써 기지금속과 강화재의 젖음성이 향상되었다.

• 한국재료학회지
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• 제7권11호
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• pp.951-956
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• 1997

Vacuum Hot Pressing을 이용하여 제조한 TiNi형상기억섬유 강화 6061 AI기지 복합재료를 제조하고 미세조직 및 기계적 특성 등을 연구하였다. 제조된 복합재의 항복응력은 예비변형량, 섬유체적율 및 열처리에 따라 증가하였다. 복합재의 지적특성은 예비변형이 가하여진 후 재가열되었을 때 기지 내 TiNi 섬유의 형상기억효과에 의한 압축잔류응력 발생에 기인된다. 미세조직 관찰 섬유와 기지 사이에는 AI$_{3}$Ti및 AI$_{3}$Ni의 금속간화합물층이 관찰되었다. 또한 시험온도 증가와 더불어 TiNi섬유강화된 복합재의 유동강도는 높은 값을 나타내었다.