• 기계저널
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• 제32권1호
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• pp.46-56
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• 1992

이 글에서는 현재까지 개발된 금속복합재료의 제조공법 중에서 비교적 보편화되어 있는 분말야 금법, 가압용침법, 복합주조법 등에 대하여 소개하였고, 제조된 재료가 가지는 일반적인 기계적 성질에 대하여 설명하였다. 그리고 금속복합재료의 대표적인 응용분야와 현재 국내에서도 큰 관심을 끌고 있는 자동차엔진의 부품소재로서 금속복합재료의 응용기술에 대해 소개하였다. 국 내에서 금속복합재료의 관련 연구는 주로 학교와 연구소를 중심으로 발전되어 왔으나 근년에 자동차 산업의 비약적인 발전과 항공산업 분야에서 잠재적인 수요가 예측되면서 일부 기업체에서 응용 연구를 시작하였다. 그러나 금속복합재료의 기초 소재가 되는 경합금과 보강재의 제도기 술은 선진국에 비해 크게 뒤져 있다. 현재까지 국내에서의 연구동향은 주로 금속복합재료의 제조공정개발과 물성 평가에 치중하여 왔다. 기계공업이 발전하면서 점점 더 고기능성 소재가 요구되어지는 현황을 감안할 때 금속복합재료의 실질적 응용분야의 개척과 함께 기초 소재의 개발 연구는 시급한 과제이다.

• 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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• 제13권4호
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• pp.19-32
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• 2000

본 논문은 강화입자가 균일하게 분산된 금속 복합재료의 제조와 반용융 성형을 위한 재가열에 관한 연구결과이다. 강화재 크기의 종류에 따른 금속복합재료를 제조하기 위하여 전자기식 교반과 기계식 교반을 동시에 이용한 복합 교반법을 사용하였다. 복합 교반법에 의하여 제조된 금속복합재료의 분산 상태를 조사하였다. 복합재료를 제조하기 위한 전자기식 교반법과 기계식 교반법을 겸용으로 한 공정이 소개되었다. 금속복합재료의 반용융성형을 위해서, 금속복합재료의 빌렛과 코일표면사이의 길이, 코일의 지름과 빌렛사이의 길이로 구성된 함수로 최적의 코일을 설계하여 빌렛을 재가열하였다. 복합재료의 반용융 성형시에 필요한 재가열 공정 인자인 가열시간과 온도변화의 관계를 조사하였다. 재가열중 강화재의 분산상태가 온도변화에 미치는 영향에 대하여 검토하였다.

• Composites Research
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• 제13권4호
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• pp.1-10
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• 2000

SiC가 강화된 금속복합재료는 기존의 금속재료에 비하여 비탄성계수와 비강도가 높기 때문에 자동차 및 항공산업에 많은 응용이 기대되고 있다. 금속복합재료의 파손기구는 적용된 하중에 의한 미시적 손상의 축적에 의해 많은 영향을 받기 때문에 금속복합재료의 광범위한 응용을 위해서는 금속복합재료가 반복 하중을 받을 때 미시적 파손기구를 이해하는 것이 대단히 중요하다. 따라서 본 연구에서는 SiCp/A356 금속복합재료의 미시적 손상 축적을 모니터링 하기 위하여 초음파와 음향방출기법을 적용하였다. 반복하중의 증가에 따라 초음파의 속도와 감쇠의 변화는 각 미시적 손상기구에 따라 3영역으로 나눌 수 있었다. 또한 각 영역에서 발생하는 AE 신호의 특징은 초음파의 속도 및 감쇠 변화와 비교, 분석되었다.

• 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.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.

• Composites Research
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• 제12권1호
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• pp.68-75
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• 1999

본 연구에서는 저속 충격에서 충격 속도에 따른 금속복합재료의 동적 거동을 연구하였다. 시험에 사용된 재료는 모재로 AC8A와 보강재로 알루미나($Al_2O_3$)와 탄소를 사용하였으며 용탕 주조법을 이용하여 금속복합재료를 제조하였다. 금속복합재료에는 15%의 부피분율을 가진 알루미나 예비성형체와 알루미나와 탄소를 각각 12%와 3% 사용한 혼합 에비성형체가 사용되었다. 제조된 금속복합재료는 인장 시험과 진동 시험을 통해 인장 강도와 탄성계수를 구하였으며, 저주파 여파기(low pass filter)와 계장화 충격 시험기를 이용하여 충격 속도에 따른 금속복합재료의 충격 거동을 연구하였다. 저주파 여파기를 이용함으로써 충격 속도에 관계없이 안정적인 실험치를 확보할 수 있었다. 충격 속도의 증가에 따라 모재와 금속복합재료의 충격에너지는 증가하였으나, 동적인성치는 일정한 값을 보였다. 충격 속도가 증가할수록 충격에너지 중 균열전파에너지의 향상이 두드러졌으며, 재료의 변형량이 증가하였다. 충격에너지 중 균열개시에너지와 동적파괴인성치의 관계를 설명하기 위하여 변형율 에너지와 노치에서의 응력 분포를 이용하여 간단한 모델을 제시하였으며, 이로부터 균열개시에너지는 동적 파괴 인성치의 자승에 비례하고 탄성계수에 반비례하는 것을 보였다.

• 한국복합재료학회:학술대회논문집
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• 한국복합재료학회 1999년도 추계학술발표대회 논문집
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• pp.130-133
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• 1999

본 연구에서는 AC8A 알루미늄 합금과 HTZ 단섬유 및 알루미나(A12O3) 입자(particle)를 이용하여 HTZ 및 혼합 금속복합재료를 개발하고 정하중 시험을 통하여 개발된 재료의 상온 및 고온 기계적 물성을 규명하였으며, 개발된 금속복합재료가 고온에 노출되어 있을 경우 발생하는 aging에 의한 재료의 물성 변화를 분석하였다.

• 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.

• 한국복합재료학회:학술대회논문집
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• 한국복합재료학회 1999년도 춘계학술발표대회 논문집
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• pp.85-90
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• 1999