• 제목/요약/키워드: 마찰력현미경

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기계적 합금법으로 제조된 Ni기 산화물 분산강화 합금의 마찰압접에 관한 연구 (Friction Welding of Ni-Base ODS Alloy Prepared by Mechanical Alloying)

  • 강지훈;박성계;김지순;권영순
    • 한국분말야금학회:학술대회논문집
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    • 한국분말야금학회 1994년도 추계학술대회강연 및 발표대회 강연및 발표논문 초록집
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    • pp.15-15
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    • 1994
  • M MA ODS 합금의 보다 폭넓용 실용확훌 위해 크게 요구되고 있는 적정 접합기술 개발의 한 방안£로, 마찰압접(Friction Welding) 방법의 가능성옳 조사하기 위하여 마찰압력과 시간, 마 찰 후 접촉압력(Upset Pressure) 풍을 다양하게 변화시켜 접합체톨 제조한 후, 접합체 강도에 대한 인장시험과 접합계연의 결합 및 미세구조에 대한 현미경 관찰, EDS에 의한 원소분석, 접 합이옴부의 경도분포와 파단면 분석 풍율 행하였다. 실험에 사용된 모재는 기계적 합금법으로 제조된 Inca사의 Ni기 MA 754 합금이었으며, 직경 l 10 mm, 길이 50 mm로 가공한 후, 아세통£로 초음파 세척하여 접합에 사용하였다. 접합온 브 레이크식 마찰압접기틀 사용하여 행하였으며, 회전시험편의 회전수는 2400 rpm이었A며, 다른 한쪽의 고정시험편과의 마찰압력 및 마찰시간온 각각 50 - 500 MPa과 1-5초로, 또한 업셋압 력도 50 - 600 MPa로 변화시켰다. 이때 업셋압력은 모든 시편에 대해 일정하게 6초동안 가하 였다. 얻어진 접합체는 각 압접조건 당 2개 이상의 접합시험편에 대해 상온 인장강도톨 측정하 였으며, 파단이 일어난 위치를 확인한 후 파면에 대한 분석율 주사전자현미경(SEM)과 에너지 분산형 분광분석기mDS)릎 사용하여 행하였다. 컵합이옴부의 첩합성올 확인하기 위하여, 접합 체를 접합변에 수직으로 절단, 연마한 후 광학현미경과 SEM, EDS 퉁으로 관찰, 분석하여 접 합부의 형상과 결합형성 여부, 접합계면의 미세조직 퉁옳 조사하였다. 또한 마찰압접에 따론 모재와 접합계연부의 경도분포훌 접합이옴부로부터 모재쪽으로 일정 간격율 두어 마이크로 비 커스 경도기로 측정, 조사하였다. 이상의 설험 결과, 다옴과 같온 결론옳 얻었다. ( (1) 접합체 강도가 모채 강도의 95% 이상이 되는 양호한 렵합체흩 얻기 위한 마찰압력 조건 온, 2400 rpm의 회전속도와 6초의 업셋압력 유지시간에서 마찰압력과 업셋압력, 그리고 마찰시 간이 각각 400 MPa 이상과 500 MPa 이상,2초입율 확인하였다. ( (2) 컵합이옴부의 관찰 결과, 모든 마찰압접 조건에서 컵합이옴부는, 기폰 모재의 texture 조직 을 유지하고 있는 모재부 영역(영역 ill)과 첩합계면부에 인접하여 업셋압력이 주어질 때 단조 효과에 의해 계연 외부로 metal flow가 일어나면서 형성된 영역 II, 매우 미세한 결정립으로 구성된 중앙부의 영역 1 로 이투어져 있옴융 확인하였다. ( (3) 최적접합조건이 충족되지 않온 경우, 접합부의 영역 I 에서 관찰된 void와 균열, 불균일한 접합계면 통의 접합결함에 Al과 Y. Ti 퉁£로 구성된 산화물률이 용집되어 있옴을 확인하였 다-( (4) 접합체의 파단 양상온 크게 접합부 파단과 모재부 파단, 이률의 혼합형 파단i로 나눌수 있었다. 모재부 파단의 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.

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봉화 북지리 석조반가상의 보존 및 받침대 안정성 평가 (Conservation and Pedestal Stability Estimation of the Bukji-ri Stone Pensive Bodhisattva of Bonghwa)

  • 채우민;장민경;이용희;황현성
    • 박물관보존과학
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    • 제17권
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    • pp.85-100
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    • 2016
  • 경북대학교박물관에서 소장하고 있는 봉화 북지리 석조반가상은 국립중앙박물관 특별전 '고대불교조각대전 <불상, 간다라에서 서라벌까지>'의 전시를 위해 운송과정을 거쳐 보존처리를 수행하였다. 석조반가상에는 표면에 오염물, 입상분해, 균열 등이 발생한 상태였으며 특히, 하단부가 사선으로 파손되어 단독으로 세울 수 없었으므로 전시 시 직립 안정성을 확보하기 위한 받침대를 제작하였다. 또한 암석의 구성광물을 동정하고 오염물을 확인하기 위해 편광현미경 및 실체현미경 관찰, SEM-EDS분석을 실시하였다. 그 결과, 봉화 북지리 석조반가상은 흑운모 화강암으로 구성된 것을 확인하였다. 새로 제작한 받침대에 원형의 우레탄수지로 만든 봉을 여러 군데 박아 넣었고 이에 대한 마찰력 실험으로 받침대 안정성을 평가하였다. 우레탄수지 및 에폭시수지의 마찰력 비교실험에서는 에폭시수지보다 우레탄수지가 높은 마찰계수 결과를 나타냈다. 따라서 봉화 북지리 석조반가상은 우레탄봉을 사용한 받침대를 받침으로써 보다 안정적인 전시가 가능하였다.

연마가공에서의 접촉계면 특성과 재료제거율간의 관계에 대한 연구 (On the Relationship between Material Removal and Interfacial Properties at Particulate Abrasive Machining Process)

  • 성인하
    • Tribology and Lubricants
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    • 제25권6호
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    • pp.404-408
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    • 2009
  • 본 연구에서는 마이크로/나노입자를 이용한 연마가공 공정에서의 입자-표면간 접촉상황에서 접촉계면의 기계적 성질과 재료제거율간의 관계를 실험적으로 고찰하였다. 연마가공 공정에서의 입자-평면간 접촉을 모사하기 위하여 팁 대신 실리카 입자를 부착한 콜로이드 프로브를 이용한 원자현미경 실험을 통하여 마찰력과 강성을 실험적으로 측정하였다. 실험결과와 이론적 접촉해석으로부터, 마찰계수는 횡방향 접촉강성에 따라 대체적으로 증가하고 재료제거율은 실리카 입자와 Cu, PolySi, Ni과 같은 다양한 재료표면간 접촉에서의 마찰계수들과 지수함수적인 비례관계를 가지고 있음을 규명하였다.

산화 텅스텐 나노막대의 트라이볼로지 특성 (Tribological Properties of Tungsten Oxide Nanorods)

  • 김대현;한준희;송재용;안효석
    • Tribology and Lubricants
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    • 제27권6호
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    • pp.344-350
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    • 2011
  • Friction and wear behavior of tungsten oxide nanorods (TONs) was investigated using friction force microscopy(FFM) employing colloidal probes instead of conventional sharp tips. Vertically well-ordered TONs with 40 nm diameter, 130 nm length and 100 nm pitch width were synthesized on an anodic aluminium oxide substrate using two step electrochemical anodizing processes. The colloidal probe (diameter 20 ${\mu}m$) attached at the free end of tipless cantilever was oscillated(scanned) against a stationary surface of vertically aligned TONs with various scan speeds (1.2 ${\mu}m/s$, 3.0 ${\mu}m/s$ and 6.0 ${\mu}m/s$) and sliding cycles (100, 200 and 400) under normal load of 800 nN. The friction force and wear depth decreased with the increase of the scan speed. Plastically deformed thin layers were formed and sparsely deposited on the worn nonorod surface. The lower wear rate of the TONs with the longer oscillating cycles was attributed to the decreased real contact pressure due to the increase of real contact area between the colloidal probe and the TONs.

V 형상을 가지는 원자현미경 Cantilever의 정량적 마찰력 교정 (Quantitative Lateral Force Calibration of V-shaped AFM Cantilever)

  • 이희준;김광희;김현태;강보람;정구현
    • Tribology and Lubricants
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    • 제28권5호
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    • pp.203-211
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    • 2012
  • Atomic force microscopy (AFM) has been used as a tool, not only for imaging surfaces, but also for measuring surface forces and mechanical properties at the nano-scale. Force calibration is crucial for quantitatively measuring the forces that act between the AFM probe of a force sensing cantilever and a sample. In this work, the lateral force calibrations of a V-shaped cantilever were performed using the finite element method, multiple pivot loading, and thermal noise methods. As a result, it was shown that the multiple pivot loading method was appropriate for the lateral force calibration of a V-shaped cantilever. Further, through crosschecking of the abovementioned methods, it was concluded that the thermal noise method could be used for determining the lateral spring constants as long as the lateral deflection sensitivity was accurately determined. To obtain the lateral deflection sensitivity from the sticking portion of the friction loop, the contact stiffness should be taken into account.

원자힘 현미경으로 측정된 리튬화 실리콘 나노선의 나노기계적 성질 (Nanomechanical Properties of Lithiated Silicon Nanowires Probed with Atomic Force Microscopy)

  • 이현수;신원호;권상구;최장욱;박정영
    • 한국진공학회지
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    • 제20권6호
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    • pp.395-402
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    • 2011
  • 원자힘 현미경을 이용하여 실리콘 기판 위에 증착된 실리콘 나노선과 리튬화된 실리콘 나노선의 나노기계적 성질을 연구했다. 금 촉매를 사용하여 스테인리스 기판 위에서 증기-액체-고체 과정을 통해 실리콘 나노선을 합성하였다. 완전히 리튬화된 실리콘 나노선을 얻기 위해서 전기 화학적 방법을 사용했고, 이를 실리콘 기판 위에 증착하였다. 접촉모드 원자힘 현미경으로 측정된 표면 거칠기는 실리콘 나노선에서 $0.65{\pm}0.05$ nm에 비해 리튬화된 실리콘 나노선에서 $1.72{\pm}0.16$ nm으로 더 큰 값을 보여주었다. 탐침과 표면 사이의 접착력에서 리튬화의 영향을 조사하기 위해 힘 분광기법을 사용했다. 실리콘 나노선의 접착력이 실리콘 기판과 ~60 nN으로 흡사한 반면에, 리튬화된 실리콘 나노선은 ~15 nN으로 더 작은 값을 나타냈다. 또한, 탄성적으로 부드러운 무정형 구조 때문에 국부적 탄성 스프링 상수도 실리콘 나노선 66.30 N/m보다 완전히 리튬화된 실리콘 나노선이 16.98 N/m으로 상대적으로 작았다. 실리콘 나노선과 완전히 리튬화된 실리콘 나노선에서 탐침과 표면 사이에 마찰력의 수직항력 의존성과 스캔 속도 의존성을 조사하기 위하여 각 0.5~4.0 Hz와 0.01~200 nN으로 측정했다. 본 연구에서 실리콘과 리튬화된 실리콘의 기계적 성질에 관련된 접착력과 마찰력의 경향성이 보여졌고 이러한 방향의 연구는 충-방전 동안 리튬화된 나노수준의 영역의 화학적 맵핑에 응용성을 보여준다.

원자현미경(AFM)에서 마찰력 측정을 위한 새로운 보정 기술 연구 (A New Method for Lateral Force Calibration in Atomic Force Microscope)

  • 윤의성;김홍준;;공호성
    • Tribology and Lubricants
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    • 제21권5호
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    • pp.221-226
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    • 2005
  • A new calibration method for exact measurement of friction force in atomic force microscope (AFM) is presented. A new conversion factor involves a contact factor affected by tip, cantilever and contact stiffness. Especially the effect of contact stiffness on the conversion factor between lateral force and lateral signal is considered. Conventional conversion factor and a new modified conversion factor were experimentally compared. Results showed that a new calibration method could minimize the effect of normal load on friction force and improve the conventional method. A new method could be applied to the specimens with different physical properties.

원자 현미경에서 마찰력 측정을 위한 새로운 실험 기법 (A New Experimental Technique for Calibration of Frictional Force in Atomic Force Microscopy)

  • 최덕현;황운봉;윤의성
    • 대한기계학회논문집A
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    • 제28권12호
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    • pp.1906-1913
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    • 2004
  • A new method has been proposed for the calibration of frictional forces in atomic force microscopy. Angle conversion factor is defined using the relationship between torsional angle and frictional signal. Once the factor is obtained from a cantilever, it can be applied to other cantilevers without additional experiments. Moment balance equations on the flat surface and top edge of a commercial step grating are used to obtain angle conversion factor. Proposed method is verified through another step grating test and frictional behavior of Mica.

원자 현미경에서 마찰력 측정을 위한 새로운 실험 기법 (A New Experimental Technique for Calibration of Frictional Force in Atomic Force Microscopy)

  • 최덕현;황운봉;윤의성;김준원;김동식
    • 대한기계학회:학술대회논문집
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    • 대한기계학회 2004년도 추계학술대회
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    • pp.846-851
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    • 2004
  • A new method has been proposed for the calibration of frictional forces in atomic force microscopy. Angle conversion factor is defined using the relationship between torsional angle and frictional signal. Once the factor is obtained from a cantilever, it can be applied to other cantilevers without additional experiments. Moment balance equations on the flat surface and top edge of a commercial step grating are used to obtain angle conversion factor. Proposed method is verified through another step grating test and frictional behavior of Mica.

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서브 마이크로 구조를 가진 실리콘 표면의 마찰 특성 연구 (Study on Frictional Characteristics of Sub-micro Structured Silicon Surfaces)

  • 한지희;한규범;장동영;안효석
    • Tribology and Lubricants
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    • 제33권3호
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    • pp.92-97
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    • 2017
  • The understanding of the friction characteristics of micro-textured surface is of great importance to enhance the tribological properties of nano- and micro-devices. We fabricate rectangular patterns with submicron-scale structures on a Si wafer surface with various pitches and heights by using a focused ion beam (FIB). In addition, we fabricate tilted rectangular patterns to identify the influence of the tilt angle ($45^{\circ}$ and $135^{\circ}$) on friction behaviour. We perform the friction test using lateral force microscopy (LFM) employing a colloidal probe. We fabricate the colloidal probe by attaching a $10{\pm}1-{\mu}m$-diameter borosilicate glass sphere to a tipless silicon cantilever by using a ultraviolet cure adhesive. The applied normal loads range between 200 nN and 1100 nN and the sliding speed was set to $12{\mu}m/s$. The test results show that the friction behavior varied depending on the pitch, height, and tilt angle of the microstructure. The friction forces were relatively lower for narrower and deeper pitches. The comparison of friction force between the sub-micro-structured surfaces and the original Si surface indicate an improvement of the friction property at a low load range. The current study provides a better understanding of the influence of pitch, height, and tilt angle of the microstructure on their tribological properties, enabling the design of sub-micro- and micro-structured Si surfaces to improve their mechanical durability.