• Title/Summary/Keyword: 금속 기지재 복합재료

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Fatigue Strength Characteristic of Metal Matrix Composite Material in $9Al_2\;.\;2B_2O_4$/ AC4CH ($9Al_2\;.\;2B_2O_4$/ AC4CH 금속기 복합재료의 피로강도 특성)

  • Park, Won-Jo;Lee, Kwang-Young;Huh, Sun-Chul
    • Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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    • v.25 no.10
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    • pp.1583-1589
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    • 2001
  • Metal matrix composites with whisker reinforcements have significant potentials for demanding mechanical applications including defense, aerospace, and automotive industries. Especially metal matrix composites, which are reinforced with aluminum borate whisker, have been used leer the part of piston head in automobile because of good specific strength and wear resistance. 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 fatigue life property of matrix and MMC composite and investigated fracture mechanism.m.

Fabrication of ACtA/$SiC_w$ composite by squeeze casting (I) (용탕 단조법에 의한 AC4A/Si$C_w$복합재료 제조에 관한 연구 (I))

  • Moon, Kyung-Cheol;Lee, Jun-Hee
    • Korean Journal of Materials Research
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    • v.2 no.6
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    • pp.461-467
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    • 1992
  • A fabrication process for SiC whisker preform reinforced AC4A Al composites is being developed. The Al alloy used as the matrix in this study is AC4A. SiC whisker preform made by Tokai Carbon Co. Ltd. Shizuoka, Japan were used. These consisted of $\beta$-type single crystals 0.1 ~ 10${\mu}$m in diameter and 20~10${\mu}$m in length. The most adequate fabrication condition was that whisker preform was preheated up to 750~80$0^{\circ}C$, set into a mould preheated to ~40$0^{\circ}C$, molten Al alloy heated to ~80$0^{\circ}C$ and applied pressure 75MPa. And Si$C_w$reinforced AC4A composite was advanced above twice than AC4AI/M. Also it was not large effect by pressure at Si$C_w$ 20v/o.

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Fabrication of Metal Matrix Composites and Development of Forming System in Mashy State (반응고법에 의한 금속복합재료의 제조 및 성형 시스템의 개발)

  • 강충길;김현우;김영도
    • Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers
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    • v.14 no.3
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    • pp.581-593
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    • 1990
  • A semi-solid alloy in which solid and liquid phase are co-existing is obtained by strirring of Al7075 molten metal. A semi-solid alloy is dependent on the corresponding temperature within the solid-liquid range, and the process parameters should be controlled accurately to obtain the homogeneous semi-solid alloy. The possibility o homogeneous fiber-reinforce aluminum alloy by addition of $Al_{2}$O$_{3}$ short fibers with vigorous agitation was investigated. The billet of composite materials was fabricated by squeeze casting, and homogeneous dipersion state of fibers in billet of fabricated metal matrix composites was observed. A slurry of semi-solid short fiber metal matrix composites is used in the direct rolling process, and this process showed the fabrication possibility of metal matrix composite sheets. The fabricated sheet was tested regarding vickers hardness, elongation and micro-structure. It has become clear that mashy state processing and working are very useful to obtain parts of composites material closed to near net shape.

Wetting improvement of SiC/Al Metal Matrix Composite by Cu Surface Treatment (보강재에 도금된 Cu층이 Al/SiC복합재료의 젖음성에 미치는 영향)

  • Lee, Gyeong-Gu;Jo, Gyu-Jong;Lee, Do-Jae
    • Korean Journal of Materials Research
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    • v.11 no.5
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    • pp.398-404
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    • 2001
  • Effects of coating treatment of metallic Cu film on SiC for Al/SiC composite were studied. The Copper was deposited on SiC by electroless plating method. Al/sic composite was fabricated at temperature range of $670^{\circ}C$ to 90$0^{\circ}C$ under vacuum atmosphere. The wetting behavior of Al/SiC composite were analysed by SEM and XRD. The coating treatment on SiC improved wettability of Al melt on SiC considerably comparing to the non coated SiC. This improved wettability seems strongly concerned to the increase of chemical reactivity between coated layer and Al matrix. The improvement of wettability of Al melt on the Cu coated SiC was closely related to in the initial stage of reaction. The metallic film played an important role in reducing the interfacial free energy and breaking down the aluminum oxide film through the reaction with Al melt. The wetting behavior of the as-received SiC with Al melt was not uniform, indicated by the contact angles from less than $97^{\circ}$to more than $97^{\circ}$.

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다상 금속재료의 EBSD 분석

  • Gang, Ju-Hui;Kim, Su-Hyeon;Park, Chan-Hui
    • Proceedings of the Materials Research Society of Korea Conference
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    • 2012.05a
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    • pp.106.1-106.1
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    • 2012
  • EBSD(Electron BackScattered Diffraction)분석은 주사전자현미경에서 관찰되는 비교적 넓은 영역의 결정 방위를 측정하여 집합조직을 해석하는 동시에 결정 방위의 변화를 기준으로 결정립계를 구분 지어 미세조직의 정량 분석도 가능하기 때문에 많은 연구자들이 사용하고 있다. 그러나 EBSD의 Kikuchi 패턴은 시편 표면으로부터 30~50nm 깊이 범위의 표면층으로부터 방출되기 때문에 EBSD 분석 결과는 시편의 표면 처리 상태에 크게 영향을 받아 적절한 시편준비법이 요구된다. 시편 준비 과정 중에 생기는 변형층, 산화층이나 오염층이 10nm 이내로 제어되지 못하면 명확한 패턴을 얻지 못하여 분석이 어려운 경우가 많으므로, 시료의 절단과 연마 과정 중에 변형층을 되도록 적게 만들고 표면의 산화나 오염을 최대한 방지해야 한다. 또한 EBSD 분석 특성상 시편을 70도로 기울이기 때문에 시편의 요철이 심하면 볼록한 영역에 의해 오목한 영역의 패턴이 가려져 결정방위 정보를 얻기 힘들다. 이런 이유로 시편을 최대한 평평하게 하고 요철이 생기지 않게 시편 준비를 하는 것이 관건이다. 금속재료의 EBSD 시편준비법으로는 일반적으로 기계적 연마법과 전해연마법이 주로 쓰인다. 경한 석출물이나 개재물이 연한 기지에 분산되어 있는 시편이나 이종 소재 접합재의 경우는 전해연마법을 사용하면 특정 상(혹은 합금)이 먼저 연마되어 큰 단차가 생기거나 석출물에 의해 요철이 심해져서 정량적인 EBSD 분석이 어렵게 된다. 이 연구에서는 시편 준비가 어렵다고 알려진 다상 금속재료에서의 EBSD 분석 사례를 소개한다. Ti-6Al-4Fe-0.25Si 시효처리합금, 알루미늄 기지 복합재료, 마찰교반용접한 알루미늄-타이타늄합금의 EBSD 시편준비법과 그 분석 결과를 고찰한다.

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Wear and Mechanical Properties of B4C/Al6061 Composites Fabricated by Stir Casting and Rolling Process (교반주조 및 압연공정으로 제조된 B4C/Al6061 금속복합재료의 마모 및 기계적 특성 연구)

  • Lee, Donghyun;Oh, Kanghun;Kim, Junghwan;Kim, Yangdo;Lee, Sang-Bok;Cho, Seungchan
    • Composites Research
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    • v.33 no.5
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    • pp.241-246
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    • 2020
  • In this study, aluminum (Al) alloy matrix composites in which B4C particles were uniformly dispersed was manufactured through stir casting followed by hot rolling process. The microstructure, mechanical properties, and wear resistance properties of the prepared composites were analyzed. The composite in which the 40 ㎛ sized B4C particles were uniformly dispersed increased the tensile strength and improved wear performance as the volume ratio of the reinforcement increased. In the case of the 20 vol.% composite, the tensile strength was 292 MPa, which was 155% higher than that of the Al6061. As a result of the wear resistance test, the wear width and depth of the 20 vol.% B4C/Al6061 composites were 856 ㎛, and 36 ㎛, and the friction coefficient was 0.382, which were considerably superior to Al6061.

Suppression of Machine Tool Spindle Vibration by using TiC-SKH51 Metal Matrix Composite (TiC-SKH51 금속 복합재를 이용한 공작기계 주축 진동 억제에 관한 연구)

  • Bae, Wonjun;Kim, Sungtae;Kim, Yangjin;Lee, Sang-Kwan
    • Composites Research
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    • v.33 no.5
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    • pp.262-267
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    • 2020
  • With increasing demands for high-speed machining and lightweight design of machine tools, increasing likeliness of generation of machine tool spindle vibrations has become an important issue. Spindle vibration has a significant impact on the surface finish of the workpiece in ultra-precision machining. It is necessary to resolve the machine tool spindle vibration in various machining processes to improve machining accuracy. In this paper, a TiC-SKH51 metal-matrix composite was used to suppress the vibration of the machine tool spindle. To confirm the dynamic characteristic of the TiC-SKH51 composite, impact hammer tests were conducted. After verifying the reliability of a finite element analysis (FEA) by comparing the results of the impact hammer test with the modal analysis using FEA, the analysis of the machine tool spindle model was performed. The FEA results show that the TiC-SKH51 composite applied machine tool spindle can be utilized to suppress the vibration generation.

Manufacture and Mechanical Properties of $ABO_w/AC4CH$ Composite Material ($ABO_w/AC4CH$복합재료의 제조 및 기계적 특성)

  • 허선철;박원조;허정원
    • Transactions of the Korean Society of Automotive Engineers
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    • v.9 no.5
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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.

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Manufacturing of Hybrid Metal Matrix Composites used $Al_2O_3$ Short Fiber and $Al_2O_3$-TiC Composite Powder Synthesized by SHS Process (SHS법에 의해 제조된 $Al_2O_3$-TiC복합분말과 $Al_2O_3$단섬유를 강화재로 사용한 하이브리드 금속기 복합재료의 제조)

  • Kim, Dong-Hyeon;Maeng, Deok-Yeong;Lee, Jong-Hyeon;Won, Chang-Whan
    • Korean Journal of Materials Research
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    • v.9 no.3
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    • pp.315-321
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    • 1999
  • Metal matrix composites have been extensively studied because of their excellent characteristics for structural application. $Al_2O_3$ and SiC have been used as a common reinforcement owing to their good mechanical properties. However the manufacturing cost of these ceramic reinforcement is expensive, so the use of the composites has been restricted to special purposes. In this study, we tested the application possibility as a reinforcement of $Al_2O_3$-TiC powder synthesized by SHS(Self-propagating High-temperature Synthesis) process to Al alloy matrix composite. Also, $Al_2O_3$ short fibers were added with the synthesized powders in order to apply to the Al matrix hybrid composites. Squeeze infiltration casting process was used to make the composite with 25vol% of reinforcement. Microstructure and crystal structure were examined by SEM, OM and XRD, also the mechanical properties were studied by the compressive test and wear test.

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다상 나노 복합 구조를 가지는 Cu계 벌크 비정질 합금에서 불균일성 제어에 의한 특성 조절

  • Kim, Jin-U;Park, Eun-Su
    • Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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    • 2011.02a
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    • pp.502-502
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    • 2011
  • 기존 연구에서는 단일 타겟으로부터 증착된 코팅층 내에 다상으로 이루어진 나노 복합구조를 형성하기 위하여, 나노 합금분말을 방전플라즈마 소결법 등으로 급속 소결하여 타겟을 제조하는 방법이 고려되어 왔다. 반면, 비정질 재료가 우수한 비정질 형성능을 가지는 경우 주조 방법에 의해서도 타겟 제조가 가능하며, 특히 최근 들어 금속 비정질 합금에서 합금의 주요 구성 원소들이 양의 혼합열을 가지는 경우, 액상 또는 과냉각 액상에서 상분리 현상이 발생한다는 것이 밝혀졌다. 이러한 사실에 기초하면, 우수한 비정질 형성능을 가지는 합금 시스템에 합금 구성 원소와 양의 혼합열 관계를 갖는 원소를 첨가함으로써, 비정질 기지 내에 화학적 불균일성을 유도하여 다상으로 이루어진 복합 구조를 형성시키는 것이 가능하다. 본 연구에서는 이러한 합금 설계법을 이용하여, 비정질 기지 내에 존재할 수 있는 불균일성 정도를 합금 조성과 주조 조건의 변화를 통하여 나노 크기에서 원자 크기까지 조절하고, 이에 따른 재료 특성과의 상관관계를 밝히고자 하였다. 이를 위하여 우수한 비정질 형성능을 가지는 Cu-(Zr, Hf)-Al 벌크 비정질 합금계에서 (Zr, Hf)과 (Y, Gd)간의 양의 혼합열 관계에 주목하여 Cu-(Zr, Hf)-(Y, Gd)-Al 벌크 비정질 형성 합금계를 설계하였으며, 이 합금계 내에서 조성과 냉각속도의 조절에 따라 나타나는 불균일성의 정도와 특성변화의 영향을 체계적으로 고찰하였다. 결과로서, Cu-(Zr, Hf)-Al 합금계에서 (Zr, Hf)을 (Y, Gd)으로 15 at.% 이상 치환한 경우, Cu-(Zr, Hf)-rich 와 Cu-(Y, Gd)-rich 비정질상으로 이상분리가 일어났으며, 이렇게 생성된 비정질-비정질 복합재는 응력 하에서 소성 변형을 거의 보이지 않았다. 반면, 5 at.% 이하로 (Zr, Hf)을 (Y, Gd)으로 치환한 경우에는 비정질 기지에 SAXS 혹은 WAXS로 확인 가능한 원자 크기의 불균일성이 나타났으며, 이 경우 비정질 합금의 점성 유동의 변화를 통해 합금의 연신 특성이 향상되었다. 특히, 본 연구에서는 비정질 기지내 불균일 제어를 통한 기계적 특성 향상을 위해서 조성 제어뿐 아니라 동역학적인 요소를 고려한 냉각속도 조절을 통한 원자단위 불균일성의 최적화가 필요함을 규명하였다. 이러한 연구 결과는 분말화 및 소결 과정을 배제하고 제조된 단일 타겟을 통해 코팅층에 다수의 합금원소를 혼합하고 나노/원자 스케일의 복합구조 형성 및 고집적화가 가능한, 타겟 모물질 설계의 새로운 방향을 제시함으로써 다기능성 복합소재 코팅층의 연구에 크게 기여할 것으로 사료된다.

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