• 대한기계학회논문집A
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• 제34권4호
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• pp.467-474
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• 2010

용접이음부의 신뢰성 확보는 구조물의 건전성과 내구성에 직접적인 영향을 미치기 때문에 가스용접 이음재의 피로설계기준(fatigue design criterion)을 정하기 위해서는 피로시험을 수행하여 ${\Delta}P$-Nf 관계를 이용하는 것이 일반적이다. 그러나 피로데이터를 장시간 획득하는 과정에서 여러 가지 변동인자에 의해서 피로데이터가 영향을 받기 때문에 피로데이터의 신뢰도가 떨어진다. 또한, 이음재의 재질 및 접합형태가 달라질 때마다, 각각의 경우에 대해서 새로운 피로시험이 요구됨으로 많은 시간과 비용이 소모된다. 따라서 이러한 문제점들을 개선하고 신뢰성 있는 설계를 하기 위해서 필렛 가스용접 이음재를 적용, 반복피로시험을 통한 데이터를 통계적으로 분석하여, 다양한 가스용접 이음재의 피로수명을 예측함과 동시에 실제 피로시험데이터와 비교 분석하여 예측된 수명의 신뢰도(reliability)와 신뢰구간(confidence interval)을 추정함으로서 새로운 피로설계기준 방법을 제시하고자 하였다.

• Journal of Welding and Joining
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• 제33권1호
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• pp.61-71
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• 2015

The effect of welding condition on microstructure and mechanical property of Plasma-MIG Hybrid Weld between Al 5083 plates(thickness : 10mm) was investigated. 1 pass weld without any defects such as puckering, undercut, and lack of fusion was obtained by 150~200A of plasma current and 5~7mm of welding speed. Gas porosities and shrinkage porosities were existed in the weld near fusion line. As welding speed and plasma current were decreasing, the area fraction of porosity was increasing. The hardness of the weld is increasing as welding speed. On the basis of microstructural analysis, Mg segregated region near dendrite boundaries tends to increase with the welding speed. In the result of hardness test, Distribution of hardness in fusion zone showed little change with the plasma current. However, when the welding speed increased, hardness in weld metal markdly increased. It could be considered that effect of heat input to growth of the dendritic solidification structures. Based on tensile test, tensile properties of weld metal was predominated by area fraction of porosities. Consequently, tensile properties can be controlled by formation site and area fraction of porosity.

• Journal of Welding and Joining
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• 제28권4호
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• pp.73-80
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• 2010

In this work, the effect of welding variables on weldability of gas tungsten arc(GTA) welding was investigated with experimental analysis for a commercial pure(CP) titanium (Grade.1). The GTA welding tests on sheet samples with 0.5mm in thick were carried out at different process variables such as arc length, welding speed and electrode shape. In order to search an optimum arc length with full penetration, bead- on-plate welding before butt-welding were performed with different arc length conditions. From the bead- on-plate welding results, the optimum condition considering arc stability and electrode loss was obtained in the arc length of 0.8mm. Butt-welding tests based on the arc length of 0.8mm were carried out to achieve the optimum conditions of welding speed and electrode shape. Optimum conditions of welding speed and electrode shape were suggested as 10 mm/s and truncated electrode shape, respectively. It was successfully validated by the microstructural observation, tensile tests, micro-hardness tests and formability tests.

• Journal of Welding and Joining
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• 제31권6호
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• pp.96-106
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• 2013

In this study, the effect of laser source($CO_2$ and Nd:YAG) on the microstructure and tensile properties of laser welded Al-Si coated boron steel(1.2mmt) was investigated with before and after hot-stamping. In case of as welds condition, fracture occurred in base metal unrelated to the laser source. It could be explained that tensile strength of fusion zone composed of martensite and bainite is higher than that of base metal that contains a lot of ferrite despite dilution of Al and Si from coating layer to fusion zone. In case of hot-stamping condition, the fracture occurred in fusion zone irrelevant to laser source and the tensile strength was lower than hot stamped base metal. In the $CO_2$ laser welds, $Fe_3$(Al,Si) formed near the bond line was transformed into ferrite during hot-stamping. Therefore tensile strength of bond line is lower than that of base metal and center of fusion zone and the fracture occurred in the bond line. On the other hand, in the Nd:YAG laser welds, the higher concentration of Al formed the ferrite in the fusion zone during hot-stamping treatment. Also, the thickness of centerline was thinner than that of base metal. Therefore, it is considered that fracture occurred in centerline of fusion zone due to effect of concentration stress, and it leaded to a lower tensile strength and elongation.

• Journal of Welding and Joining
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• 제31권6호
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• pp.84-89
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• 2013

The demand of LNG tank and the constituting material, i.e., the Al5083 thick plate, increased due to the rapid growth LNG market. To weld the Al5083 thick plate, the gas metal arc welding (GMAW) of high current is necessary to increase manufacturing productivity incurred by the multi pass welding. However, the arc welding vaporizes the volatile element such as magnesium (Mg). This phenomenon changes the Mg composition of the weld metal and the mechanical properties. The study investigated the weldability of Al5083 alloys after conducting high current GMAW. The Al5083 alloy was welded by using different size of welding wires and high current (800-950A). As the arc current increased from 800A to 950A, the mechanical strength decreased and the secondary dendrite arm spacing (SDAS) increased. Even though the arc current increased SDAS, the mechanical strength decreased due to the Mg loss in the weldment. The large diameter of welding wire decreased the dilution of the weld, therefore increasing the Mg content and the strength of the weld. For the reason, the content of Mg in welds was a major parameter to determine the mechanical property for the high current GMAW. For the arc current between 800A and 950A, the yield strength of the weldments showed a relationship with the weight percent of Mg content ($X_{Mg}$): Y.S = 27.9($X_{Mg}$)-11.

• 대한금속재료학회지
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• 제47권3호
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• pp.202-208
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• 2009

The effects of aging time on the microstructure and shear strength of the Low Temperature Co-fired Ceramic (LTCC)/Ag pad/Electroless Nickel Immersion Gold (ENIG)/BGA solder joints were investigated through isothermal aging at $150^{\circ}C$ for 1000 h with conventional Sn-37Pb and Sn-3Ag-0.5Cu. $Ni_3Sn_4$ intermetallic compound (IMC) layers was formed at the interface between Sn-37Pb solder and LTCC substrate as-reflowed state, while $(Ni,Cu)_3Sn_4$ IMC layer was formed between Sn-3Ag-0.5Cu solder and LTCC substrate. Additional $(Cu,Ni)_6Sn_5$ layer was found at the interface between the $(Ni,Cu)_3Sn_4$ layer and Sn-3Ag-0.5Cu solder after aging at $150^{\circ}C$ for 500 h. Thickness of the IMC layers increased and coarsened with increasing aging time. Shear strength of both solder joints increased with increasing aging time. Failure mode of BGA solder joints with LTCC substrate after shear testing revealed that shear strength of the joints depended on the adhesion between Ag metallization and LTCC. Fracture mechanism of Sn-37Pb solder joint was a mixture of ductile and pad lift, while that of Sn-3Ag-0.5Cu solder joint was a mixture of ductile and brittle $(Ni,Cu)_3Sn_4$ IMC fracture morphology. Failure mechanisms of LTCC/Ag pad/ENIG/BGA solder joints were also interpreted by finite element analyses.

• 대한기계학회논문집A
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• 제39권1호
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• pp.27-35
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• 2015

본 연구에서는 피로 하중 및 크리프 하중을 받는 Mod.9Cr-1Mo (ASME Grade 91)강 시편에 대한 일련의 실험결과로부터 재료물성치인 고온 균열진전 모델을 개발하였다. 이 균열진전 모델은 크리프-피로하중을 받는 균열체의 결함평가에 사용되는 물성치이다. 한국원자력연구원이 수행한 일련의 피로 균열진전(FCG) 속도 실험 및 크리프 균열진전(CCG) 속도 실험 결과로부터 균열진전 모델을 결정하고, 이를 프랑스의 고온 설계 기술기준인 RCC-MRx 와 비교함으로써 설계 물성치의 보수성에 대해 검토하였다. RCC-MRx 는 FCG 모델 및 CCG 모델을 Section III Tome 6 에서 제공하고 있는데, 실험으로부터 결정한 균열진전 모델과 비교한 결과 RCC-MRx 의 FCG 모델은 보수적인 것으로 나타난 반면 CCG 모델은 비보수적인 것으로 나타나 동 물성치에 대한 검증이 필요한 것으로 나타났다. 또한 본 연구에서는 기계적 강도 및 크리프 시험결과에 대해서도 RCC-MRx 의 물성치와 비교 및 분석하였다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제20권12호
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• pp.535-545
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• 2019

함정 무기체계에 탑재되는 회로카드조립체(Printed Board Assembly, 이하 PBA)는 해양 함상이라는 가혹한 환경 조건에서 운용되기 때문에 임무 수행의 중요성과 정비의 어려움 등을 고려하여 높은 신뢰성 확보가 요구된다. 운용 중 PBA 고장 발생 시 신속한 수리부속 보급이 어렵고 임무수행에 영향을 미친다. 개발단계에서 신뢰성 시험이 시제품 제작 이후에 수행되며, 시험 수행을 위해 시간, 장소, 시료, 비용의 확보와 고장부위 식별 등에 많은 노력과 어려움이 따른다. 그리고 MIL-HDBK-217F 규격 등을 토대로 한 신뢰도 예측은 부품단위 고장률에 근거하고 있어 설계(PCB층/재질, 전자부품 배치/상호관계), 사용 환경과 방법, 접합부 구조와 특성(패드 크기/솔더 재질) 등 부품 외적인 고장요인을 고려하고 있지 않다. 이에 따라 본 연구에서는 고장물리(Physics of Failure, 이하 PoF) 기반 도구를 활용, 신뢰성 물리학 분석(Reliability Physics Analysis, 이하 RPA)을 수행하여 시제품 제작 전 열-기계적 측면의 신뢰성을 향상시키는 방안을 제시한다. RPA 수행과 적용을 통해 PBA의 특화된 다양한 고장메커니즘을 고려한 신뢰성 점검, 신뢰성 취약부위식별, 설계대안 도출, 설계반영 및 시험계획 수립 등 사전 검증을 수행하여 높은 신뢰성을 확보할 수 있다.

• 한국분말야금학회:학술대회논문집
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• 한국분말야금학회 2001년도 추계학술강연 및 발표대회
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• pp.28-28
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• 2001

$Bi_2Te_3$계 열전반도체 재료는 200 ~ 400K 정도의 저온에서 에너지 변환 효율이 가장 높은 재료로서 열전냉각 및 발전재료로 제조볍 및 특성에 관한 많은 연구가 진행되어 왔다. 전자냉각 모듈의 제조에는 P형 및 N형 $Bi_2Te_3$계 단결정이 주로 사용되고 있으나. $Bi_2Te_3$ 단결정은 C축에 수직한 벽개면을 따라 균열이 쉽게 전파하기 때문에 소자 가공사 수윤 저하가 가장 큰 문제점으로 지적되고 있다. 이에 따라 최근 열전재료의 가공방법에 따른 회수율 증가 및 열전특성 향상에 관한 열간압출, 단조와 같은 연구가 활발히 이루어지고 있다. 본 연구는 가스분사법(gas atomizer)을 이용하여 용질원자 편석의 감소, 고용도의 증가,균일고용체 형성, 결정립미세화 둥 급속응고의 장점을 이용하여 화학적으로 균질한$Bi_2Te_3$계 열전재료 분말을 제조하고, 제조된 분발을 압출가공하여 기계적성질, 소자의 가공성 및 열전 성능 지수율 향상시키는데 연구 목적이 있다. 본 설험에서는 99.9%이상의 고순도 Bi. Te. Se. Sb를 이용하여, 고주파 유도로에서 Ar 분위기로 용융하고, 가스분사법를 이용하여 균질한 $Bi_2Te_3$계 열전재료 분만을 제조하였다. 분말표면의 산화막을 제거하기 위하여 수소분위기에서 환원처리를 행하였고, 된 분말을 Al 캔 주입하여 냉간성형 한 후 진공중에서 압출온도를 변화시켜 열간압출 가공을 행하였다. 압출 온도변화에 따른 압출재의 미세조직 및 열전특성에 중요한 영향을 미치는 C면 배향에 대한 결정방위 해석, 압출재의 압축강도 등을 분석하였으며, 압출온도에 따삼 미세조직 변화와 결정방위의 변화에 따른 열전특성의 관계를 해석하였다성시켰고 이들이 산인 HNO3에서 녹았기 때문이다. 본 연구에서 개발된 새로운 에칭 용액인 90H2O2 - 10HNO3 (vol%)의 에칭 원리가 똑같이 적용 가능한 다른 종류의 초경 합금에서도 사용이 가능할 것으로 판단된다.로 판단된다.멸과정은 다음과 같다. 출발물질인 123 분말이 211과 액상으로 분해될 때 산소가스가 배출되며, 이로 인해 액상에서 구형의 기공이 생성된다. 이들 중 일부는 액상으로 채워져 소멸되나, 나머지는 그대로 남는다. 특히, 시편 중앙에 서는 수십-수백 마이크론 크기의 커다란 기공이 다수 관찰된는데, 이는 기공의 합체로 만들어진 것이다. 포정반응 열처리 시 기공 소멸로 만들어진 액상포켓들은 주변 211 입자와 반응하여 123 영역으로 변한다. 이곳은 다른 지역과 비교하여 211 밀도 가 낮기 때문에, 미반응 액상이 남거나 211 밀도가 낮은 123 영역이 된다. 액상으로 채워지지 못한 구형의 기공들 중 다수가 123 결정 내로 포획되며, 그 형상은 액상/ 기공/고상 계면에너지에 의해 결정된다.단의 경우, 파단면이 매끄럽고 파변상의 결정립도 매우 미세하였으며, 산확물 의 용집도 찾아보기 어려웠 나, 접합부 파단의 경우에는 파변의 굴곡이 비교척 심하고 연성 입계파괴의 형태를 보였￡며, 결정립도 모채부 파단의 경우에 비해 조대하였다. 조대하였다. 셋째, 주상기간 중 총 에너지 유입률 지수와 $Dst_{min}$ 사이에 높은 상관관계가 확인되었다. 특히 환전류를 구성하는 주요 입자의 에너지 영역(75~l13keV)에서 가장 높은(0.80) 상관계수를 기록했다. 넷째, 회복기 중에 일어나는 입자들의 유입은 자기폭풍의 지속시간을 연장시키는 경향을 보이며 큰 자기폭풍일수록 현저했다. 주상에서 관측된 이러한 특성은 서브스톰 확장기 활동이 자기폭풍의

• 마이크로전자및패키징학회지
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• 제8권3호
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• pp.55-62
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• 2001

최근 전자 제품에서 사용이 폭발적으로 증가하고 있는 BGA, CSP 등의 면실장형 부품의 폭 넓은 채용에 따라서 베어 보드에서 solderability에 영향을 미치는 평탄한 표면 처리에 대한 요구는 갈수록 증가되고 있다. 무전해 Ni/Au도금 처리는 이러한 요구에 대한 해결책을 가지고 있어서 많은 전자제품에서 평탄한 표면 처리를 요구하는 응용 분야에 폭 넓게 사용되고 있다. 그러나, 무전해 Ni/Au 도금은 평탄한 표면 처리를 가지는 반면에 도금 공정에서 Ni의 산화와 적정한 P성분과 같은 몇 가지 해결요소를 가지고 있는 실정이다. 본 연구에서는 무전해 Ni/Au 도금 처리를 한 보드에서 BGA의 solderability에 미치는 영향을 사전 조사한 후, NiP 산화 특성과 보드의 휨과 간은 주요 인자를 선정하였다. 이를 위하여 먼저, 다양한 도금 조건을 가지는 테스트 보드를 제작한 후, 도금 공정에서 P성불을 감소시켜 NiP 산화 특성을 개선하였다. 또한 다양한 내층 구조와 휨 분석을 통해 내층 구조를 개선하여 보드의 휨을 최소화하였다. Solderability의 평가를 위해서 최적의 조건으로 제작된 보드에 BGA를 실장하여 보드의 휨과 도금 특성을 분석하였다. BGA의 접합부 조직은 주사 전자현미경(SEM: Scanning Electronic Microscope)과 광학 현미경(Optical Microscope)으로 관찰하였으며, 성분 분석은 EDS(Energy Dispersive Spectroscopy)를 활용하였다. 또한 기계적인 특성은 ball shear tester를 사용해서 파괴 강도와 모드를 분석하였다.