• 한국재료학회지
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• 제15권6호
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• pp.399-407
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• 2005

The effect of IN738 additive powder on microstructure and mechanical properties of the wide-gap region brazed with BNi-3 filler metal powder was investigated. The wide-gap brazing was conducted in a vacuum of $2\times10^{-5}torr\;at\;1200^{\circ}C$ with various powder mixing ratios of additive to filler powders. The microstructures of the wide-gap brazed region were analyzed by SEM and AES. The region brazed with only BNi-3 filler metal powder had a microstructure consisted of proeutectic, binary eutectic and ternary eutectic structure, while that brazed with a mixture of IN738 additive powder and BNi-3 filler metal powder had a microstructure consisted of IN738 additive powder, binary eutectic of $Ni_3B-Ni$ solid solution and (Cr, W)B. The fracture strength of the wide-gap brazed region was about 680 MPa regardless of the additive powder mixing ratios. Cracks were initiated at the (Cr, W)B and binary eutectic of $Ni_3B-Ni$ solid solution, and propagated through them in the wide-gap brazed region, which lowered the fracture strength of the region.

• 한국재료학회지
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• 제11권1호
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• pp.34-38
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• 2001

Fe-28%Al($Fe_3Al$)과 Fe-28%Al-4%Cr($Fe_3Al-4Cr$) 금속간화합물을 대기중 1073, 1273, 1473k의 온도에서 최고 17일까지 장시간 산화시켰다. $Fe_3Al-4Cr$의 산화저항은 근본적으로 $Fe_3Al$과 거의 비슷하거나, 약간 우수하였다. $Fe_3Al$ 위에 형성된 산화물은 거의 순수한 ${\alpha}-AL_2O_3$로만 구성되어 있었으며, $Fe_3Al-4Cr$ 위에 형성된 산화물은 약간의 Fe와 Cr 이온이 고용된 ${\alpha}-AL_2O_3$로 구성되어 있었다. 외부산화막을 형성하기 위해 모재원소의 외부확산에 의해 산화물-모재 계면에는 Kirkendall 기공이 존재하였다. $Fe_3Al(-4Cr)$ 표면에 형성된 산화막은 1273k가지는 비교적 얇고 치밀하였으나, 1473k에서 산화막의 박리와 함께 상대적으로 큰 무게증가가 발생하였다.

• 한국재료학회지
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• 제8권11호
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• pp.993-998
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• 1998

본 연구는 형상기억합금을 이용하여 제조한 신소재 중의 하나인 형상기억복합재료를 소개하고자 한다. 이 복합재료는 TiNi 섬유의 형상기억효과로 금속복합재료의 취약점이라 할 수 있는 기지와 섬유간의 열팽창차이로 인한 인장잔류응력을 제거하고 기지내에 압축잔류응력을 발생시켜 높은 인장강도를 갖는다. 따라서 본 연구에서는 용탕단조법으로 복합재료를 제조한 후 미세조직을 관찰하고 TiNi 섬유의 역변태온도 이상에서 피로실험을 수행하여 복합재료의 피로특성을 검토하였다. 이 결과 363K에서의 피로균열전파제어효과는 섬유체적률과 예변형에 의하여 증가된다.

• 한국분말재료학회지
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• 제18권3호
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• pp.262-268
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• 2011

In order to investigate the microstructure and mechanical properties of WC-10 wt% Co insert tool alloy fabricated by PIM (Powder Injection Molding) process, the feedstock of WC-10 wt% and wax used as a kind of binder were mixed together by two blade mixer. After injection molding, the debinding process was carried out by two-steps. First, solvent extraction, in which the binder was eliminated by putting the specimen into normal hexane for 24 hrs at $60^{\circ}C$, and subsequently thermal debinding which was conducted at $260^{\circ}C$ and $480^{\circ}C$ for 6 hrs in the mixed gas of $H_2/N_2$, respectively. Meantime, in order to compensate the decarburization due to hydrogen, 1.2~1.8% of carbon was added to ensure the integrity of the phase. Finally, the specimens were sintered in vacuum under different temperatures, and the relative density of 99.8% and hardness of 2100 Hv can be achieved when sintered at $1380^{\circ}C$, even the TRS is lower than the conventional sintering process.

• 보존과학회지
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• 제29권3호
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• pp.231-241
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• 2013

성남 판교에서 출토된 청동보살상 2점의 제작기법을 알아보기 위해 CT촬영, ICP-AES, 금속현미경, SEM-EDS를 이용하여 분석하였다. 또한 원료의 산지는 TIMS(납동위원소비)를 이용하여 알아보았다. CT촬영결과 2점의 청동보살상 모두 중공식 밀납법을 사용하여 제작되었으며, 내부의 철심을 확인할 수 있었다. 성분 및 미세조직 관찰 결과 두 점 모두 Cu-Sn-Pb의 삼원계 합금으로 열처리를 비롯한 인공적인 가공 없이 주조로 제작되었다. 납동위원소비 분석 결과 2점의 청동보살상은 한반도 남부 경기지괴의 방연석을 사용하여 제작되었을 가능성이 크다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제40권7호
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• pp.653-658
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• 2016

가스터빈엔진의 고온 부품은 초내열 합금 재료를 이용하며, 냉각설계 적용으로 형상이 복잡하여 정밀 주조 과정을 거치게 된다. 터빈 부품에 주로 적용이 되는 일방향 응고 및 단결정 재료는 제조 과정에서 결정립 성장 방향이 설계와 다르게 섭동을 가지게 되며, 이는 각 방향에 대한 재료 상수의 섭동을 유발하여 응력 분포의 변화와 함께 피로 수명에 큰 산포를 야기하게 된다. 본 연구에서는 일방향 응고 재료 노즐에 대하여 결정립 성장 방향의 섭동에 대한 구조 건전성의 영향을 저주기 피로 수명을 통해 확인하여, 향후 제작 허용값에 대한 제안 및 좀 더 정교한 통계적 접근이 필요함을 확인하고자 한다. 이를 위해 복합 열전달 해석을 통해 금속 온도 분포를 계산하고 이를 근거로 구조 해석 및 저주기 피로 수명을 계산하였다.

• 대한기계학회논문집
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• 제17권1호
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• pp.162-171
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• 1993

본 연구에서는 2성분혼합물의 응고과정해석에 머시영역의 비등방성을 포함시 킬수 있는 모델을 정립하고 실제계산을 수행하여 비등방성이 천이현상 및 조대편석(m- acrosegregation)에 미치는 영향을 보이고자 한다. 이 과정에서 기본 방정식의 변형 을 통한 수치해석의 효율화에 관해서도 취급할 것이다. 해석대상은 비등방성의 효과 가 잘 나타날 수 있으면서 해석은 용이한 2차원 정사각형용기로 선택하였다. 대상혼 합물은 실용적으로 관심있는 금속 합금과 결정구조가 유사하며 물성치가 비교적 잘 확 립된 염화암모늄수용액(NH$_{4}$C1-H$_{2}$O)이다. 특히 아공정염화암모늄수용액은 부력비(buoyancy factor)가 -1.4정도로서 온도와 농도구배에 의한 부력이 크기는 비슷 하지만 작용방향이 반대이기 때문에 이중확산대류의 전형적인 형태를 고찰하기에 편리 한 물질이다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2011년도 추계학술대회 초록집
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• pp.86.2-86.2
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• 2011

저온형 연료전지인 직접 메탄올 연료전지(Direct Methanol Fuel Cells, DMFC)는 친환경적인 발전 시스템, 높은 에너지 효율의 장점 때문에 주목을 받고 있으나 연료극의 촉매로 사용되는 금속은 고가의 귀금속인 Pt와 Ru가 요구되어 제조비용이 비싸기 때문에 촉매의 양을 줄이고, 반응 도중 생성되는 CO에 의한 촉매의 피독 문제 등 해결하여야 할 점이 산적해 있어 연료전지 중 촉매의 활성을 높이는 연구들이 활발히 이루어지고 있다. 종래의 MEA의 촉매층 제조공정은 우선 환원석출법에 의해 Pt-Ru/C를 합성하고 Nafion 용액에 혼합하여 Pt-Ru/C 슬러리를 제조한다. 이 방법에서는 carbon sheet에 spray 방법으로 Pt-Ru/C 촉매층이 만들어지기 때문에, Pt-Ru 촉매가 Nafion에 의해 부분적으로 매몰되어 촉매의 전기화학적 활성이 떨어지는 문제점이 있다. 이를 해결하는 방안으로 펄스전류를 이용하여 Pt-Ru 합금입자를 carbon sheet에 전기화학적으로 담지 시켜 Nafion에 매몰되는 것을 방지하는 펄스전해법 연구가 진행되고 있다. 그러나 촉매의 입자크기가 일반적으로 50~70 nm 이상으 크기 때문에 촉매의 낮은 활성이 문제점으로 야기되고 있다. 본 연구에서는 Pt-Ru/C 촉매층 제조 문제점을 해결하고, 촉매의 전기화학적 활성을 증가시키기 위해서 2~4 nm Pt-Ru 콜로이드를 전해액으로 사용하고, 전기영동법을 이용하여 Pt-Ru 나노 입자를 carbon sheet($1{\times}1cm^2$) 에 담지 시켰다. 전기영동법에서 균일한 Pt-Ru 촉매층의 제조를 위해 전류인가 방법으로는 펄스전류를 사용하였고, 실험변수로는 전해액 pH, duty cycle, 담지시간을 선정하였다. 합성된 Pt-Ru 콜로이드를 TEM분석으로 나노입자의 크기와 분산성 분석하였고, 콜로이드 나노입자의 표면전하 상태를 분석하기 위해 zeta-potential을 분석하였다. Pt-Ru/C의 촉매의 전기화학적 활성을 분석하기 위하여 0.5 M H_2SO_4$ 와 1 M $CH_3OH$ 혼합용액에 CV(Cyclic Voltammetry)실시하였고, carbon sheet 전극 상 Pt-Ru의 분산성 확인을 위하여 FE-SEM분석을 수행하였다.

• 한국표면공학회:학술대회논문집
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• 한국표면공학회 2018년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.93.2-93.2
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• 2018

최근 기후 변화 문제로 $CO_2$배출량 억제 정책에 따라 열전재료가 다양한 분야에 크게 주목 받고 있다. 열전 모듈은 전류를 흘려 온도차를 발생시키는 펠티어 효과와 온도차를 전력으로 변환하는 제백 효과를 이용한다. 열전발전용에 적용되는 상용 열전모듈의 경우, 열전소자의 접합부의 수는 수십 개 이상이다. 따라서 단 한 개의 접합 불량 열전소자가 모듈 전체의 열전성능에 큰 영향을 미친다. 현재 상용화 된 Bi-Te계 열전 모듈은 Bi-Te의 Te와 Sn계 솔더의 주성분인 Sn이 $250^{\circ}C$ 부근에서 취성의 Sn-Te계 금속 화합물을 형성한다고 알려져 있다. 이 때 생성된 Sn-Te 화합물은 열전모듈의 접합강도를 약화시키고 이로 인해 열전모듈의 접합 신뢰성을 크게 저하 시킬 수 있다. 이를 해결하기 위해 솔더와 소자 사이에 확산방지층이 적용되고 있으며, 이 중에서 니켈합금이 가장 널리 적용되고 있다. 니켈층을 형성시키는 방법 중에서, 무전해 도금법은 간단하게 열전소자 표면 위에 도금 층을 균일한 두께로 만들어 낼 수 있다. 하지만, 니켈 도금층과 Bi-Te 소자 간에 화학적 결함이 존재하지 않기 때문에, 무전해 니켈 도금층의 밀착성이 떨어진다. 이 때. 소자 표면에 거칠기 효과(anchor effect)를 부여하기 위해 물리적 샌딩법을 사용하는데 이 방법의 경우 소자에 크랙 같은 손상을 미쳐 열전모듈의 신뢰성 저하를 가져온다. 그러므로 거칠기 효과를 부여하면서 소자에 손상을 최소화하는 습식 식각법을 개발하여 Bi-Te계 열전소자의 표면 조도를 조절하고 무전해 Ni-P 도금을 실시하였다. 그리고 열처리 유무에 따른 열전모듈의 접합강도를 측정하였으며, 제작한 열전 모듈의 접합부 및 파단부의 계면 분석하여 무전해 Ni-P도금을 위한 습식식각법(wet etching법)에 대하여 검토하였다. N-type은 질산과 구연산의 혼합수용액에, P-type은 왕수에 습식 식각처리를 해서 적당히 표면 조도를 조절한 후에 EPMA로 분석을 해본 결과 니켈 도금층과 Bi-Te 소자 간에 anchor effect가 부여 된 것을 확인했다. 습식 식각에 의해서 제조된 열전모듈의 접합강도는 종래의 알루미나 샌딩법으로 제조한 열전모듈 보다 높은 접합강도를 나타내었다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제15권8호
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• pp.4713-4716
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• 2014

알루미늄과 알루미늄 합금 제품의 고급화로 완벽한 알루미늄 용탕의 탈 가스 처리가 요구되고 있다. 탈 가스 처리를 위한 기존의 방법을 보면, 알루미늄 용탕 파우더와 약품 공급기로 이젝선하는 방법과 가스 취입 관을 사용하여 아르곤가스와 질소 또는 염소가스를 투입하는 방법 등이 사용되고 있다. 그러나 이 방법들은 작업도 어렵고, 염소와 불화물질 유해가스가 대단히 많이 발생하여 공해문제를 유발하는 문제점이 있으며 효과도 일정하지 않고, 과도한 처리시간으로 작업능률이 낮아지는 문제점도 있다. 가장 치명적인 문제점은 알루미늄 용탕과 약품의 반응으로 인한 많은 양의 찌꺼기의 생성과 더불어 금속의 손실 및 내화재의 수명감소를 야기하는 것이다. 이러한 문제점을 개선하기 위하여 본 연구에서는 기존에 알루미늄 연속제조를 위해 6단계 공정을 거처야 생산이 가능했던 부분을 이번에 개발한 3가지 공정만으로도 생산이 가능하게 알루미늄 연속 주조의 용탕과 탈 가스 장치의 일체화에 통한 기술을 개발에 관한 연구이다.