극저온 압연중인 알루미늄 합금의 미세조직의 변화 - 집합조직의 발전과 결정립 크기 및 형상 변화 -를 예측할 수 있는 오일러리안 유한요소 해석을 수행하였다. 패스 당 압하율 $30\%$ 인 연속 세 패스의 압연공정을 시뮬레이션 하여 얻은 결과는 실험에서 관측된 것과 비슷한 경향을 보여, 본 연구의 해석모델의 타당성을 입증하였다.
본 연구에서는 임계간 온도 범위에서 열처리한 구상흑연주철의 열처리 온도에 따른 물성 예측을 위해, 인장강도 450 MPa 급 구상흑연주철을 다양한 온도에서 열처리한 후 공냉하여 물성 예측에 필요한 미세조직을 분석하고 브리넬 경도를 측정하였다. 임계간 온도 구간에서 열처리 온도가 증가할수록 구상흑연주철 내 페라이트 분율은 감소함과 동시에 펄라이트 분율은 증가하였으나, 흑연 구상화율 및 구상흑연입수는 주방상태에서 측정된 값과 유사하였다. 열처리한 구상흑연주철의 브리넬 경도는 열처리 온도가 증가할수록 점점 증가하였다. 측정된 합금 조성 및 각 안정상의 분율, 그리고 문헌에 알려진 구상흑연주철의 브리넬 경도 예측 모델을 활용하여 열처리 온도 별 구상흑연주철의 경도 값을 계산해 본 결과, 측정값과 매우 유사한 값을 얻을 수 있었다. 또한 열역학 계산을 통해 예측된 상분율을 활용하여 정확한 경도 예측이 가능할지 확인해보기 위해, 열처리 온도 별로 구상흑연주철 내 흑연, 페라이트 및 오스테나이트의 부피를 계산한 후, 이를 면적으로 변환하여 동일한 구상흑연주철의 경도 예측 모델에 적용하였다. 이렇게 열역학 계산과 경도 예측 모델을 동시에 활용하여 계산된 구상흑연주철의 경도 값은 실제 측정한 브리넬 경도 대비 최대 27의 오차 범위 내에서 유사한 값을 나타내었다.
본 연구의 목적은 고온부품의 소재로 사용하는 니켈기 초합금인 DA-5161 SX에 대한 크리프시험으로 얻은 시편 의 주사전자현미경으로 촬영한 미세조직 단면의 이미지로부터 인공지능 기반 열화인덱스(Degradation Index)로 정 량화 하는 새로운 방법을 제시하고 운전 중인 기기의 고온부품의 구성품을 파괴하지 않고 베이지안 추론 기반 열화 도를 예측하는 모델과, Larson-Miller Parameter(LMP)를 예측하여 크리프 수명 예측 모델을 제안하는 것이다. 니켈 기 초합금 미세조직인 감마프라임 상(γ')의 기하학적 특징 및 베이지안 추론 기반으로 소량의 이미지로 일관성 있는 대푯값을 추론하는 새로운 열화인덱스 방법과 고온부품을 파괴하지 않고 소재의 환경조건 정보만으로 열화인덱스 와 LMP를 예측할 수 있는 방법을 제안한다.
최근 구조용 강재의 제조 및 적용에 있어 기계적 성질 제어의 필요성이 증가하고 있으며, 이는 공정 중의 미세조직 변화의 예측을 필요로 한다. 이에 상변태 현상에 대한 다양한 모델이 제안되고 있으며, 특히 등온 변태 모델과 비 등온 과정을 미소의 등온구간의 합으로 가정한 가산법칙의 적용을 기본으로 하고 있다. (중략)
Mg합금은 모든 구조용 재료 중에서 비강도가 크며 가공성이 가장 우수하여 재료의 실제 적용시에 2차 가공비 측면에서 다른 경량재료에 비해 유리하다. 그래서 경량화를 필요로 하는 최근 산업체의 요구를 충족시킬 수 있는 재료이다. 그러나 마그네슘 합금의 적용이 매우 제한되는 이유는 결정구조가 hcp로서 냉간가공이 어렵고, 강화기구가 석출경화 및 고용강화로 제한되기 때문에 기계적 성질, 즉 강도와 연성이 모두 낮다. 특히 고온에서 기계적 성질이 급격히 저하되기 때문에 구조용 재료로써는 사용이 어렵다. 따라서, 본 연구에서는 고온에서 안정한 MgZn상과 항복강도를 향상시키는 Mg4Ag상의 석출을 보이는 Mg-Zn-Mn-Ag합금의 시효거동 및 미세조직 변화에 대해 검토하고자 하였다. 본 합금의 석출거동, 미세조직 및 경도 변화에 미치는 시효처리의 영향에 관한 연구를 수행하기 위해 Pandat Program을 이용해 열역학적 계산을 통한 상태도 해석 및 석출상을 예측 하였다. 계산된 결과는 DSC실험을 통해 비교 분석함으로써 신뢰성을 확보하였고 미세조직 및 석출상 분석을 위해 OM, SEM 그리고 XRD로 관찰하였다. 또한, 시효처리에 따른 기계적 특성을 분석하기 위해 상온 및 고온 인장시험을 하였고, 인장시험 후 파단면 분석을 통하여 재료의 파괴거동을 분석하였다.
In the present study, hot forging process for a lower arm connector of an automobile was investigated. An FEM code, DEFORM-3D, was used to analyze the process and the process parameters, such as temperature, strain and strain rate, were obtained. The microstructure of the connector was predicted by applying the Sellars and Yada microstructure evolution models to the process parameters. The method of microstructure prediction used in the present study seems to be effective for the quality assurance of a forged automotive product.
본 연구에서는 유정용 강관의 열처리 조건에 따른 미세조직 및 기계적 성질을 조사하였다. 실험에 사용된 유정용 강관의 종류는 J55 강재를 사용 하였고, 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 강재의 화학적 성분을 기준으로 평형상태도와 CCT 곡선을 시뮬레이션 하였으며, 그 결과 A1, A3 온도가 약 $20^{\circ}C$ 감소 하는 결과를 얻을 수 있었다. 냉각속도에 따라 마르텐사이트, 베이나이트, 페라이트등 예상되는 미세조직을 정성적으로 알 수 있었고 이 결과는 실제 실험값과 유사한 양상을 나타내었다. 오스테나이트 처리온도가 증가 함에 따라 구 오스테나이트 결정립이 조대화 되었으며, 특히 $920^{\circ}C$ 이상에서 결정립 크기가 급격히 증가하였다. 따라서 결정립 미세화 효과에 따라 경도와 강도는 감소 하였다. 열처리 조건이 변화함에 따라 마르텐사이트, 베이나이트, 페라이트 등 다양한 조직이 생성되었으며, 이는 경도, 강도 및 연신율에 큰 영향을 미쳤다. 수냉의 경우 마르텐사이트 조직이, 유냉의 경우 베이나이트와 페라이트 조직이 형성되었으며 수냉한 시편이 더 우수한 기계적 성질을 나타내었다. 템퍼링 처리후 마르텐사이트 조직 내에 FeC 석출물이 생성되었고 템퍼링 처리온도가 증가함에 따라 FeC석출물이 조대화되면서 인성이 향상되었다.
진공이나 특정 가스 분위기 또는 플라즈마를 이용하여 박막을 제조하는 방법은 공정 조건에 따라 그 특성이 현저히 달라지며 대부분의 경우 제조된 박막에 대한 성분 및 조직의 분석과 박막이 구현하는 특성을 파악한 후 공정 조건을 최적화하게 되는 번거로움이 있다. 특히, 박막 제조 시스템에 따라 제조되는 박막이 특성이 달라지거나 원하는 공정조건에서 원하는 특성의 박막을 얻지 못하는 경우가 종종 발생하고 있다. 한편, 최근의 박막 제조 기술은 결정립 미세화 및 나노화, 다층화, 다성분계 박막 등을 통해 다기능을 구현하는 연구가 활발히 진행되고 있다, 이러한 다기능성 박막을 제조하기 위해서는 박막의 조직제어 기술과 함께 특성을 예측하고 제어하는 기술이 필요하게 된다. 본 연구에서는 상기의 문제점을 근본적으로 해결하고 다기능성 박막의 특성을 예측하고 제어하기 위한 코팅 수식모델을 개발하고 이를 응용하는데 필요한 시스템 구성에 대한 연구를 진행하였다. 코팅 수식 모델은 정해진 물질계의 각 공정별 특성 데이터를 이용하여 내삽 또는 외삽을 통해 수식화하였으며 이를 바탕으로 특성을 예측하는 프로그램을 개발하였고, 시스템에 따른 차이를 줄이기 위해 플라즈마 진단장치를 이용하여 시스템을 동기화시키는 작업을 진행하였다. 이러한 수식 모델을 바탕으로 TiN 피막의 특성예측 및 제어에 대한 기초연구를 소개한다.
서 론 : 미세갑상선유두상암종 환자에서 불필요한 예방적 중앙 림프절절제술을 피하기 위해서 림프절 전이를 수술 전에 예측하는 수단이 필요하다. 림프관 생성 및 성장의 조절에 VEGF-C/D, VEGFR-3 pathway, podoplain이 관여된다는 사실이 밝혀져 있다. 림프관 생성 및 성장과 관련된 인자인 VEGF-C/D, podoplanin에 대한 면역조직화학염색과 반정량적 분석을 통해 미세갑상선유두상암종에서 림프절전이와의 관련성을 확인하고자 하였다. 대상 및 방법 : 2006년 9월부터 2008년 6월까지 본원에서 미세갑상선유두상암종으로 진단받고 1인 술자에 의해 갑상선 전 절제술 및 예방적 중앙 림프절절제술을 받은 104명의 환자 중 중앙 림프절 전이가 있었던 환자와 없었던 환자를 각각 25명씩 무작위로 선별하여 종양부위에 면역화학염색을 실시하여 림프관생성인자의 발현 정도를 비교하였다. 결 과 : 대상군 50예 중 VEGF-C/D는 50예(100%) 모두 발현이 되었고 podoplanin은 33예(66%)에서 발현이 되었다. 그 중 VEGF-C는 10예(20%)에서 약한 양성, 37예(74%)에서 중등도 양성, 3예(6%)에서 강한 양성소견을 보였고 VEGF-D는 9예(18%)에서 약한 양성, 37예(74%)에서 중등도 양성, 4예(8%)에서 강한 양성소견을 보였다. 중앙 림프절 전이 음성 환자 군과 양성 환자 군으로 분류하였을 때 VEGF-C/D의 발현율의 차이는 p-value가 각각 0.48, 1.00으로 통계적으로 유의한 차이를 보이지 않았다. 50예 전체를 대상으로 하여 종양의 개수, 최대크기, 검출된 전체 림프절의 수, 양성 림프절의 수, 주변조직 침범여부에 따른 VEGF-C/D의 발현도 통계적으로 유의한 차이를 보이지 않았다. Podoplanin의 경우 염색 여부에 따라 양성군과 음성군으로 나누어 분석하였을 때 종양의 개수, 최대크기, 검출된 림프절의 수, 양성 림프절의 수, 주변조직 침범여부도 통계적으로 유의한 차이를 보이지 않았다. 결 론 : VEGF-C/D는 대상군 전체(100%)에서 발현이 되었고 podoplanin은 66%에서 발현이 되었다. 림프관 생성인자로 알려진 VEGF-C/D및 podoplanin이 미세갑상선유두상암종에서 많이 발현이 되는 것으로 보아 위 인자들이 림프절 전이를 일으키는 인자 중 하나로 생각된다. 하지만 미세갑상선유두상암종에서 중앙 림프절 전이를 예측할 수 있는 인자로 부적합 한 것으로 생각되며 향후 더 많은 증례를 통해 관련성 여부에 대한 연구가 필요하고 또 다른 인자의 관련성에 대해서 연구가 필요하겠다.
A full three-dimensional thermo-coupled rigid-viscoplastic finite element method and the currently developed microstructural evolution system which includes semi-empirical equations suggested by different research groups were used together to form an integrated system of process and micro- structure simulation of hot rolling. The distribution and time histroy of the momechanical variables such as temperature, strain, strain rate, and time during pass and between passes were obtained from the finite element analysis of multipass hot rolling processes. The distribution of metallurgical variables were calculated on the basis of instantaneous thermomechanical data. For the verification of this method the evolution of microstructure in plate rolling and shape rolling was simulated and their results were compared with the data available in the literature. Consequently, this approach makes it possible to describe the realistic evolution of microstructure by avoiding the use of erroneous average value and can be used in CAE of multipass hot rolling.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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