• 기계와재료
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• 제23권3호
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• pp.6-14
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• 2011

기존의 소성가공공정에서의 미세조직 예측 기술은 온도 및 외력에 의한 금속학적 변화를 모사하기 위해 다수의 실험에 기반한 경험적 모델링 작업이 요구되고 이를 구현할 수 있는 기계 및 재료적 지식 기반이 동시에 요구되기 때문에 현재까지는 신뢰성을 갖는모델 및 수치해석기술은 충분히 확보되지 못한 상태이다. 이러한 미세조직 예측기술의 정확도를 향상시키고자 하는 일환으로, 최근에는 매크로 스케일의 FE 해석과의 결합을 통해 소성가공공정과 이후의 열처리 공정에서의 정적 재결정 동적 재결정 상변태 변형유기변태 등 복잡한 미세조직 현상을 그 변화가 일어나는 실제 메조 스케일에서 예측하고자 하는 연구가 시도되고 있다. 본고에서는 그 중에서도 소성가공에서 발생하는 재결정 거동 예측에 주로 적용되고 있는 데조스케일 해석 기법과 매크로-메조 다단위 스케일 해석 기법의 국내외 연구 현황에 대해 알아보고자 한다. 또한, 이를 이용한 소성가공공정에서의 미세조직 예측 사례와 미세조직 예측기술의 전망에 대해 기술하고자 한다.

• 대한용접접합학회:학술대회논문집
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• 대한용접접합학회 2010년도 춘계학술발표대회 초록집
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• pp.1-10
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• 2010

강재의 구조화에 필수적인 용접 공정 후의 저합금강 용접 열영향부 미세조직 및 재질 예측을 위해 가열 중 상변태 거동에 미치는 초기 결정립 크기의 영향, 석출물-free 오스테나이트 결정립 성장 예측 모델, 임계 석출물 크기의 영향을 고려한 용접 열영향부 석출물 조대화 예측 모델, 석출물의 Kinetics을 고려한 결정립 성장 모델, 초기 오스테나이트 결정립크기 및 냉각 속도의 영향을 고려한 용접 열영향부 상변태 모델, 용접 열영향부 경도 예측 모델 등에 대해 연구를 수행하였다. 이를 통해 작성된 최종 모델은 실 용접부와의 비교를 통해 신뢰성을 확인하였으며, 저합금강 용접 열영향부의 미세조직과 경도값을 잘 예측하는 것으로 판단된다. 따라서 본 연구를 통해 작성된 모델을 통하여 용접 열영향부에서의 용접부 품질을 확인하기 위한 시간적, 경제적 비용을 절감할 수 있을 것으로 기대된다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제19권4호
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• pp.69-76
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• 2018

본 연구에서는 유정용 강관의 열처리 조건 및 합금원소(B, Ti)에 따른 미세조직 및 기계적 성질을 조사하였다. 실험에는 J55, J55+B,Ti 강재를 사용하였고, 열처리 조건은 각각 오스테나이트 처리온도 ($880^{\circ}C$, $910^{\circ}C$, $940^{\circ}C$), 냉각방식 (수냉, 유냉), 템퍼링 온도 (미실시, $550^{\circ}C$, $650^{\circ}C$) 이다. 열처리 조건에 따라 얻어지는 미세조직을 예측하기 위해 J55, J55+B,Ti 강재의 화학적 성분을 기준으로 평형상태도와 CCT 곡선을 예측하였다. 시뮬레이션 결과 평형상태도는 A1, A3 온도가 약 $20^{\circ}C$ 감소하였고, CCT 곡선은 B, Ti이 첨가됨에 따라 ferrite와 bainite nose 부분이 오른쪽으로 이동하였다. J55, J55+B,Ti 강재의 CCT 곡선을 기준으로 냉각속도에 따른 martensite, bainite, ferrite등 예상되는 미세조직을 예측하였고, J55 강재의 미세조직 예측값은 실제 실험값과 유사한 양상을 나타내었지만. J55+B,Ti 강재의 예측값은 실제 실험값과는 차이가 있었다. 열처리 조건이 변화됨에 따라 martensite, bainite, ferrite 등 다양한 조직이 생성되었으며, 이는 경도, 강도 및 연신율에 밀접한 영향을 미쳤다. J55시편의 수냉의 경우 martensite 조직이 형성되었고, 유냉의 경우 bainite와 ferrite 조직이 형성되었지만, J55+B,Ti시편은 B의 첨가에 의한 경화능 향상으로 냉각방식에 관계없이 martensite 조직이 형성되었다. 전반적으로 B, Ti을 첨가하면서 기계적 성질은 향상되었고, quenching 이후의 시편보다 tempering 이후의 시편에서 크게 향상되었다. 이는 Ti의 첨가로 인해 생성된 미세한 석출물이 재결정시 결정립 성장을 억제하여 미세한 오스테나이트 결정립을 생성하였고, tempering 열처리 이후에도 결정립 미세화 효과가 큰 영향을 미친 것으로 판단된다.

• 한국원자력학회:학술대회논문집
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• 한국원자력학회 1997년도 춘계학술발표회논문집(2)
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• pp.177-182
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• 1997

금속연료가 연소할 때 발생하는 Fission Gas는 주로 직경방향으로의 Swelling을 일으켜 낮은 연소도의 원인이 되어 왔다. 따라서 본 연구에서는 높은 연소도를 갖는 금속연료의 개발을 목적으로 Fission Gas가 Plenum으로 쉽게 방출하는 조직인 Laminar Structure를 갖는 합금의 설계를 연구하였다. 또한 조사 후의 조직안정성을 예측하기 위해 열처리 후의 미세조직의 변화를 관찰하여 조직안정성을 시험하였다. U-10wt.%Zr 합금 중 Zr 원소 대신에 2wt.% 및 3wt.%의 W 또는 Mo을 첨가한 합금을 제조하여 합금원소 첨가의 영향에 따른 미세조직의 변화를 조사하였다. 그 결과 모든 조성의 합금은 Matrix에 있어서 Laminar Structure를 나타내었다. 또한 U-10wt.%Zr에 비해 2wt.% 및 3wt.%W의 W 또는 Mo를 첨가한 합금의 lamina Thickness가 철면 미세해짐을 확인하였다. 특히 U-7wt.%Zr-3wt.%W의 경우는 U-10wt.Zr에 비해 Laminar Thickness가 1/2배까지 감소되었다. 합금원소(W, Mo) 첨가에 의한 Laminar Thickness의 감소는 Fission Gas의 Inter-connected Path가 보다 잘 형성되게 하여 Gas의 방출속도를 증가시켜 Swelling을 감소시킬 것으로 생각된다. 열처리한 금속연료의 미세조직을 비교한 결과를 보면 합금원소(W, Mo)를 첨가한 합금을 50$0^{\circ}C$에서 1000시간동안 열처리한 것을 U-Zr 2원계 합금을 열처리한 것과 비교했을 때 약 1/3배 정도의 Laminar Thickness를 유지하는 것으로 보아 합금원소를 첨가하면 조사 후의 조직안정성에도 크게 기여할 것으로 기대된다.

• 한국원자력학회:학술대회논문집
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• 한국원자력학회 1995년도 춘계학술발표회논문집(2)
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• pp.583-590
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• 1995

상평형 계산 기법을 이용하여 Mn 계 스테인레스강의 합금 설계 방안을 제시하였단. 고온가공성, 내식성 및 인성 등 각각의 특성에 영향을 미치는 미세조직상의 요인 및 상호 연관성을 분석하였으며, 이러한 미세 상 조직과 Cr, Mn, W, N 등 합금 원소와의 상관 관계를 열역학 계산을 통해 예측함으로써 최적의 특성을 나타낼 수 있는 미세조직을 얻기 위한 최적 조성의 도출 방향을 제시하였다.

• 한국주조공학회지
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• 제10권3호
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• pp.247-253
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• 1990

주철의 중력금형주조에서 반복작업에 따른 응고과정의 변화를 3차원의 수치해석적 방법에 의하여 컴퓨터해석을 하였다. 수치해석적 방법으로는 차분법을 채택하였다. 반복작업과정에 따라 변화되어지는 주물의 응고시간과 미세조직, 기계적성질과의 관계가 조사 되어졌다. 컴퓨터에 의해 계산된 각싸이클의 냉각속도로 부터 주물의 공정셀의 수, 경도, 인장강도등의 변화를 예측하였으며 또한 반복싸이클에 따른 금형 및 주물의 온도분포와 최종응고부위등을 예측하였고 이들은 실제주조시험에서 얻어진 결과와 비교적 잘일치하였다. 중력금형주조에서 회주철의 응고시간, 공정셀, 기계적성질 및 응고속도에 미치는 냉각수의 영향이 또한 컴퓨터해석에 의하여 잘예측되었으며 컴퓨터해석에 의한 냉각수 라인의 적절한 설계에 의하여 주물의 미세조직 및 기계적성질과 결함발생 가능위치를 효과적으로 제어할수 있음을 확인하였다.

• 한국원자력학회:학술대회논문집
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• 한국원자력학회 1997년도 춘계학술발표회논문집(2)
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• pp.17-22
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• 1997

ASME SA508 Class 3 원자로압력용기강을 대상으로, 용접열영향부(heat affected zone, HAZ)의 최고온도(peak temperature) 등온분포도(isothermal diagram)를 작성 및 해석하였고, 재현(simulated) 열영향부 시험편을 제작하여 미세조직검사 및 기계적특성 시험을 실시하였다. 그 결과, 최고온도 등온분포도를 이용하여, 미소열영향부(subzone of HAZ)의 미세조직(microstructure)에 미치는 예열(preheat)온도와 용접입열량(weld heat input)의 크기 효과를 예측할 수 있었다. 또한, 재현 HAZ 의 기계적특성 시험결과, 용접용융선(fusion line) + 1 mm 이내의 위치로 대표되는 열 cycle 조건에서는 모재보다 양호한 강도와 인성을 보였고, 용접용융선 + 2~3mm부근에서 가장 미세한 조직(fine tempered lower bainite)과 우수한 충격인성을 나타냈다. 한편, 용접용융선 + 약 5mm 위치에서의 열 cycle 을 재현한 시험편에서는 미세조직의 변화(spheroidization of carbides)와 함께 인성 및 기계적 특성이 저하하여 모재보다 낮은 값을 보이는 것을 발견할 수 있었다.

• 한국재료학회:학술대회논문집
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• 한국재료학회 2003년도 춘계학술발표강연 및 논문개요집
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• pp.25-25
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• 2003

마그네슘 합금은 결정구조가 HCP구조로 슬립면이 제한되어있어 상온에서의 가공이 용이하지 않다. 따라서 최근 마그네슘 합금의 미세 조직을 제어하기 위해 많은 연구가 수행되어 왔다. 본 연구에서는 구조용 재료 및 기능성 재료로 기대되는 마그네슘 합금(AZ3l)을 이용하여 주조로부터 압출·압연 과정으로의 연속적인 판재 성형공정을 실행하였다. 모든 공정에 대한 전형적인 기계적 특성을 평가하기 위하여 각 공정에서 재료의 인장실험을 실시하였으며 각 공정 후에 향상된 기계적 특성들을 규명하기 위하여 경도시험을 실시하였다 또한 각 공정에서의 대표적인 미세 조직을 관찰하여 결정립 미세화에 따른 기계적 물성의 향상을 확인하였다. 주조재, 압출판재, 압연판재의 인장강도는 189.3㎫, 257.9㎫ 그리고 234.㎫로 증가하였다가 다소 감소하지만, 연신율은 상대적으로 16.26%, 24.99% 그리고 27.16%의 50%에 가까운 주목할만한 증가를 나타낸다. 인장실험의 실험결과로부터 얻어진 가공경화지수로부터 대상 재료인 마그네슘 합금(AZ3l)에 대하여 DRX의 거동을 예측할 수 있었으며, 압출후 압연 판재의 경우 연한 재결정 조직으로 인하여 연신율의 대폭적인 증가를 확인 할 수 있었다.

• 대한기계학회:학술대회논문집
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• 대한기계학회 2001년도 춘계학술대회논문집A
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• pp.138-143
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• 2001

To perform the rigorous integrity evaluation of RPV, it is necessary to consider metallurgical factors such as microstructure evolution during multi-pass welding process and PWHT. The microstructures of the heat affected zone(HAZ) of SA508 steel were predicted by a combination of simulated thermal analysis and a simple kinetic models for austenite grain growth and austenite-ferrite transformation. Phase equilibrium of SA508 steel were calculated using a Thermo-Calc package. Carbide growth in th HAZ were predicted by a empirical model, taking into account the predicted microstructure evolution.

• 보존과학회지
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• 제27권4호
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• pp.421-430
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• 2011

본 연구에서는 청동유물에서 관찰되는 다양한 미세조직의 출현과정을 이해하기 위하여 현재 전통방식으로 방짜유기를 제작하는 한국민속촌 유기공방에서 실행되고 있는 제작방법과 담금질 조건을 조사하였으며, 여기에서 제작된 방짜유기의 미세조직과 조성을 살펴보았다. 또한 이 공방에서와 유사한 조건으로 재현실험을 수행하여 그 결과를 비교자료로 사용하였다. 전통 유기공방에서 수행하는 담금질 조건을 자세히 기술함과 동시에 작업 조건에서 나타나는 변동성을 미세조직의 관찰 결과와 함께 제시하였다. 유기공방의 화덕 온도는 $750{\sim}850^{\circ}C$로 측정되었으며 다음 단계의 작업을 위하여 화덕에서 막 꺼낸 청동소재의 표면온도는 대략 $650{\sim}685^{\circ}C$로 측정되었다. 이 같은 큰 폭의 온도 편차는 담금질 과정을 거쳐 생산된 방짜유기에 다양한 미세조직을 초래하였다. 특히 외부기온에 따른 온도편차가 큰 겨울과 비교적 영향이 적은 봄에 각각 제작된 방짜유기의 미세조직을 분석한 결과 ${\alpha}$상을 중심으로 그 배경에서 마르텐사이트(${\beta}$)상, ${\gamma}$상, ${\alpha}+{\delta}$ 공석조직 또는 이들의 혼합물로 이루어진 다양한 조직이 관찰되었다. 특히 실험실에서 재현한 시험편에서도 짧은 시간동안 가열할 경우 ${\alpha}+{\gamma}$상 또는 ${\alpha}+({\beta})+{\gamma}$상 등 다양한 미세조직이 형성되었다. 이처럼 미세조직에서 관찰되는 다양성은 유물에서도 확인되는 것으로 실제 유기공방에서 담금질시 적용하는 열처리 조건이 온도측정으로부터 예측되는 작업조건보다 훨씬 더 복잡하다는 점을 의미한다.