• 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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• 제30권2호
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• pp.138-144
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• 2017

탄소나노튜브(CNT)를 이용하여 신율이 뛰어난 p-DCPD를 지로 사용하여 손상감지용 고분자 필름 센서를 연구하였다. CNT를 수지에 혼합시킬 경우 중합을 방해하여 1차 개환만 진행되었다. CNT 농도에 따른 정적접 촉각을 측정하여 계면의 젖음성을 측정하였다. 높은 신율을 가지는 p-DCPD에 CNT를 혼합시킴으로써 전도성을 확보하였고, CNT 농도에 따른 인장강도 및 전기저항 분산도 평가를 실시하였을 경우 0.5 wt% CNT/p-DCPD 조건이 최적의 조건임을 확인하였다. CNT/p-DCPD 센서의 내구성을 평가하기 위해 동적 피로 실험을 실시하여 인장응력에 따른 전기저항 변화를 평가하였다. 초기 3회 사이클 동안은 전기저항 변화도와 응력간의 결과가 유사한 경향을 나타내었다. CNT/p-DCPD 센서의 활용을 위해 에폭시 기지 표면에 센서를 붙이고 기지 재료의 파괴거동을 확인하였다. 기지 파괴가 발생되기 전에 CNT/p-DCPD 센서의 전기저항 점핑 신호를 관찰할 수 있었다. 이는 기지재료에 발생된 균열에 의해 CNT/p-DCPD 센서와 기지간의 접착 파괴로 발생된 신호이며, 이러한 신호를 이용하여 기지재료의 균열 및 파괴를 예측해 볼 수 있었다.

• 부식과 방식
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• 제12권1호
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• pp.1-11
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• 2013

Alloy 600 재료의 PWSCC의 개념을 소개하고 그 발생과 전파에 미치는 미세조직, 온도, 응력, 수화학 환경등의 주요인자를 정리하였다. ◯ PWSCC란 니켈 기지 합금인 Alloy 600와 그 용접재인 Alloy 82/182 재료가 원자로 1차수 환경에서 보이는 응력부식균열을 의미한다. ◯ Alloy 600의 PWSCC에 미치는 주요 인자에는 재료의 미세조직, 응력, 온도, 환경등이 있으며 그 중에서 재료의 미세조직이 가장 지배적인 인자이다. ◯ 재료내의 탄화물은 탄소 함량과 열처리 조건에 따라 달리 형성되며 입계를 따라 준연속적으로 잘 발달된 입계탄화물을 가지는 재료가 PWSCC에 저항성을 가진다. ◯ 손상속도는 부가 응력의 네 제곱에 비례하여 증가하는 것으로 알려져 있다. ◯ PWSCC는 Arrhenius 관계의 열활성화 과정(thermally activated process)이다. ◯ 용존수소량에 따라 재료의 부식전위가 정해지는데 전극전위가 Ni/NiO 평형전위 부근에서 가장 큰 균열 성장 민감도를 보인다는 데는 연구자들 사이에 이견이 없다. 그러나 균열의 개시에 대한 용존수소량의 영향에 대해서는 이견이 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.

• 대한용접접합학회:학술대회논문집
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• 대한용접접합학회 2010년도 춘계학술발표대회 초록집
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• pp.73-73
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• 2010

합금원소가 다량 첨가된 고합금강, 스테인리스강, Ni기 초내열합금 등은 용접시 혹은 후열처리 동안 열영향부 (HAZ: heat-affected-zone)에서 결정립계를 따라서 액화균열이 종종 발생한다. 이러한 액화균열은 급속한 가열시 HAZ의 결정립계가 국부적으로 용융되어 액상필름을 형성하고, 냉각시 수축으로 인한 인장구속응력에 의해 필름을 따라서 균열이 발생하여 생성된다. HAZ 결정립계 액화는 탄화물, 황화물, 인화물, 보론계 화합물 등이 급가열시 기지와의 반응에 의해 표피 액상을 형성하는 조성적 액화 (constitutional liquation)에 의한 액상의 결정립계 침투로 설명되거나, 결정립계 자체의 용융점을 상당량 낮추는 보론(B), 인(P), 황(S)등의 편석에 의한 국부적 입계 용융으로 주로 연관 지어 해석한다. HAZ 액화균열은 고온 입계균열 현상이므로, 결정립계의 특성에 따라 크게 영향을 받으며 결정립계 character 설계에 의해 액화균열 저항성을 개선시킬 수 있음을 유추할 수 있다. 한편, 본 연구자들은 최근 Ni기 초내열합금에 있어 입계 serration 현상을 새롭게 발견하였으며, 이론적 접근법을 통해 serration을 위한 특별한 열처리 방법을 개발하였다. 형성된 파형입계는 결정학적인 관점에서 조밀 {111} 입계면을 갖도록 분해 (dissociation)되어 낮은 계면에너지를 갖게 됨을 확인하였으며, 입계형상 변화뿐만 아니라 탄화물 특성변화까지 유도하여 크리프 수명을 기존대비 약 40% 정도 향상시킴을 확인하였다. 본 연구에서는 이러한 직선형 입계 대비 'special boundary'로 간주되는 파형입계가 도입될 경우, 보론 편석 및 HAZ 액화거동에 미치는 영향을 고찰하고자 하였다. SIMS (secondary ion mass spectrometry)를 이용하여 열처리 직후 결정립계 보론편석 정도를 비교하였다. 파형입계 시편의 경우, 일반직선형 시편에 비해 결정립계에 보론편석 저항성이 우수함을 확인할 수 있었다. 재현 HAZ 열사이클 시험을 통해 미세조직을 정량적으로 분석하였다. 파형입계 시편 및 일반직선형 시편 모두 최고온도 $1060^{\circ}C$이상부터 입계 탄화물이 기지내로 완전 용해되고 입계가 액화되기 시작하였다. 최고온도별로 입계액화비율을 정량적으로 비교한 결과, 파형입계가 직선입계 대비 훨씬 낮음을 확인할 수 있었으며, 때때로 액화된 필름이 입계를 따라 전파되지 않고 부분적으로 단락되어 있음이 관찰되었다. 액화시험 후 투과전자현미경을 이용한 EDS (energy dispersive spectrometry) 분석을 통해 결정립계 액화의 주요원인은 입계 $M_{23}C_6$의 조성적 액화반응 보다는 보론 편석 (원자 및 $M_{23}(CB)_6$)으로 인한 결정립계 국부용융이 더 유력함을 유추할 수 있었다. 따라서 상기 결과로부터 입계구조가 안정되어 계면에너지가 낮은 파형입계가 보론편석에 대한 저항성이 우수하였으며, 이러한 결과는 액화 저항성에 대응되어 영향을 미침을 알 수 있었다. 게다가 파형입계에 액상 필름이 생성되더라도 낮은 계면에너지에 의해 비롯된 상대적으로 낮은 적심성 (wettability)에 의해 필름이 쉽게 전파되지 않음을 'Smith 입계 wetting 이론'을 이용하여 해석할 수 있었다.

• 대한기계학회논문집
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• 제13권1호
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• pp.87-95
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• 1989

본 연구에서는 국내산 비규칙성 짧은 섬유로 강회된 SMC 복합재료의 피로파괴 특성에 대한 기초자료로서 피로균열의 진전특성을 나타내는데 기존파괴 역학의 적용여부를 살펴보며, 서로 다른 피로모드 상태 하에서 하중크기의 상태에 따른 피로균열진전의 특성을 나타내었으며, 또한 주사형 전자현미경(scanning electron microscope)을 사용한 파단면 관찰을 통해 파괴 메카니즘을 살펴보았다.

• 대한기계학회논문집
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• 제10권2호
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• pp.198-207
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• 1986

본 연구에서는 Fig.1과 같이 시편 부위에 균일응력분포가 작용하도록 M.Arcan 등에 의해 제시된 비대칭형상의 시편고정물에 층간균열을 가진 시편을 부착한 다음 하중각도를 바꾸어가며 모우드 II뿐 아니라 혼합모우드 및 모우드 I까지도 실험 할 수 있는 실험장치를 사용하여 균열면에서의 섬유방향이 〔0/0〕이고 초기균열길이비가 0.4, 0.5, 0.6인 시편의 모우드I, 혼합모우드 및 모우드II 층간파괴인 성치들을 실험 적으로 구해 혼합모우드 파괴결정조건식들에 적용시켜 보았다. 또한 균열면에서의 섬유방향이 〔0/0〕, 〔0/30〕, 〔0/45〕및 〔0/60〕인 경우의 층간파괴인성치와 이때 의 파괴현상에 대해 관찰하였다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제21권1호
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• pp.51-58
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• 2008

본 연구에서는 입자강화 복합재료(particle-reinforced composites)의 거동을 예측하기 위하여 Lee and Pyo(2007)에 의해 제안된 계면손상을 고려한 복합재료의 미세역학 탄성모델과 Karihaloo and Fu(1989)의 미세균열 생성모델을 결합하여, 보강입자의 계면손상(imperfect interface)과 기지 내 미세균열을 고려하여 탄성구성모델(constitutive model)의 거동해석을 수행하였다. 제안된 탄성구성모델의 적용성 검증과 주요손상변수가 거동예측에 미치는 영향을 알아보기 위해 일축 하중 하에서의 응력-변형률 관계를 수치적으로 나타내었다. 또한, 기존의 관련 실험결과와 본 해석결과와의 비교를 통하여 제안된 모델의 정확도를 검증하였다.

• 대한기계학회논문집
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• 제18권4호
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• pp.887-902
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• 1994

Within the framework of anisotropic thermoelasticity, the problem of an interlaminar crack in a laminated fiber-reinforced composite subjected to a uniform heat flow is investigated. Under a state of generalized plane deformation, dissimilar anisotropic half-spaces with different fiber orientations are considered to be bound together by a matrix interlayer containing the crack. The interlayer models the matrix-rich interlaminar region of the fibrous composite laminate. Based on the flexibility/stiffness matrix approach, formulation of the current crack problem results in having to solve two sets of singular integral equations for temperature and thermal stress analyses. Numerical results are obtained, illustrating the parametric effects of laminate stacking sequence, relative crack size, crack location, crack surface partial insulation, and fiber volume fraction on the values of mixed mode thermal stress intensity factors.

• 한국원자력학회:학술대회논문집
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• 한국원자력학회 1997년도 춘계학술발표회논문집(2)
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• pp.11-16
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• 1997

원자로 압력용기강의 제조열처리인 ？칭과 템퍼링 중간에 페라이트와 오스테나이트가 공존하는 영역에서 2상영역열처리를 추가한 후 템퍼링조건을 조정함으로써 파괴인성을 향상시키는 열처리 공정을 개발하였다. 새 열처리공정을 적용하면 기존공정에 비하여 강도는 크게 감소하지 않으면서 충격인성과 연성이 크게 증가하고, 천이온도가 약 2$0^{\circ}C$ 감소하였다. 2상영역열처리를 하면 연한 템퍼드 베이나이트 기지에 비교적 강한 템퍼드 마르텐사이트가 균일하게 분산된 복합조직을 얻을 수 있고, 유효 결정립의 크기가 감소하여 균열진전이 억제되었다. 또한 기존공정의 판상 탄화물 대신 구형 탄화물이 형성되기 때문에 응력집중이 완화되어 파괴저항성이 향상되었다. 그리고 2상 영역열처리후 템퍼링 정도를 낮추면 탄화물 크기가 작아지기 때문에 균열발생이 억제되어 저온 충격인성이 향상되었다.