• 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.

• 한국재료학회:학술대회논문집
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• 한국재료학회 2009년도 추계학술발표대회
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• pp.47.1-47.1
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• 2009

최근 환경과 에너지에 대한 관심이 증대됨에 따라 차체의 경량화를 위한 고합금계 알루미늄 합금의 연구가 활발히 진행되고 있다. 특히 5000계 알루미늄 합금은 비중이 낮을 뿐만 아니라 Mg의 첨가에 의해 높은 강도 및 성형성을 얻을 수 있기 때문에 자동차용 판재로 많은 주목을 받고 있다. 현재 사용되는 대부분의 알루미늄 합금판재는 DC주조법과 추가적인 압연공정으로 제조되기 때문에 경제성 문제와 낮은 냉각속도로 인한 금속학적인 문제를 갖는다. 그러나 DC주조법과는 달리 쌍롤 박판주조법은 용탕으로부터 직접 판재를 제조하기 때문에 경제적이며 효율적인 주조공정이다. 또한 냉각속도가 빠르기 때문에 비교적 주조편석이 적고 전반적인 미세조직이 균일하여 고합금계 알루미늄 합금 판재제조에 매우 유용하게 응용될 수 있다. 본 연구에서는 쌍롤 박판주조법으로 고합금계 알루미늄 합금 판재를제조하고, 제조된 합금의 열간압연 및 열처리 조건에 따른 기계적 특성을 비교 및 평가하였다. 또한 미세조직 및 집합조직을 분석함으로써 고합금계 알루미늄 합금 판재의 실용화 가능성을 평가하였다.

• 한국분말야금학회:학술대회논문집
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• 한국분말야금학회 2002년도 추계학술강연 및 발표대회
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• pp.80-80
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• 2002

Bi-Te게 열전재료는 200~400K 정도의 저온에서 에너지 변환 효율이 가장 높은 재료로써 열전냉각, 발전재료 등에 응용하기 위하여 제조방법 및 특성에 관한 많은 역구가 진행되어 왔다. 현재 산업화에 응용되고 있는 일방향응고법은 기계적 강도가 약하여 회수 율이 낮으며, 결정을 성장시키는데 비교적 장시간을 필요로 하기 때문에 제조 단가가 비싸다. 따라서 이와 같은 문제점을 보완하기 위하여 합금설계 및 가공공정에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 이에 본 연구에서는 가스분사법을 이용하여 용질원자 편석감소, 고용도의 증가, 균일고용체 형성, 결정립 미세화 등 급속응고 장점을 이용하여 화학적으로 균일한 BI-TerP열전재료 분말을 제조하고, 열간압출 가공을 통하여 이방성의 향상과 함께 미세한 결정립으로 우수한 기계적 강도를 얻을 수 있도록 제조된 분말을 압출 가공하여 열전소자의 기계적 성질과 열전특성을 연구하였다. 그 결과 급속응고 및 압출 공정을 이용한 본 연구에서는 $10\mu\textrm{m}$이하의 미세한 조직과 함께 압출공정을 통하여 이방성을 향상시켰으며, 열전소자는 $2.5{\times}10^{-3}/K$이상의 Figure of merit값을 나타내는 우수한 열전특성을 나타냈다.

• 한국자기학회:학술대회 개요집
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• 한국자기학회 2002년도 동계연구발표회 논문개요집
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• pp.136-137
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• 2002

크롬-몰리브덴 강종들은 고온에서 우수한 기계적 성질을 나타내기 때문에 에너지 변환설비 및 압력용기 등에 폭넓게 사용되고 있다. 그러나 고온에서 장시간 사용됨에 따라 입계에 탄화물의 형성 및 조대화, 용질원자의 결핍, 불순물의 편석 등 미세조직의 변화에 의해 초기의 우수한 기계적 성질이 저하되는 경년열화 현상이 나타나고 있다. 따라서, 이들 대형기기 및 구조물의 보다 신뢰성 있는 품질보증과 정기적인 가동 중 검사가 요구되어지고 있다. (중략)

• Journal of Welding and Joining
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• 제15권5호
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• pp.25-35
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• 1997

현재, 표면개질에 주로 많이 사용되는 레이저는 세 종류로서, C $O_{2}$$laser(파장길이:10.6.\mum),$ Nd:YAG(neodymium-doped yettrium aluminum garnet) $laser(파장길이:1.06.\mum)$ 및 excimer laser(157~350nm) 등이다. 이 외에도 초기에는 ruby레이저빔이 사용되기도 하였으나, 현재는 많이 사용되고 있지 않다. 레이저 빔에 의한 표면개질에는 몇가지 장점이 있는데, 이러한 장점은 주로 급속가열과 급속냉각 효과에 기인하는 것이다. 즉, 1) 급냉효과에 의한 미세한 결정입자 형성, 2) 불안정상 (metastable phase) 또는 비정질 상 생성, 3) 열역학적 용해도 보다 높은 용해도. 4) 편석이 없는 균질한 미세조직, 5) 극히 낮은 기공도, 6) 좁은 열영향 부위, 7) 표면층과 모재 사이의 높은 결합력 등이다. 이 외에도 공정상의 장.단점들이 Ref.5, 6에 잘 요약 정리되어 있다. 지금까지 국내에서 레이저 표면개질에 대한 조사가 몇몇 있었으나, 본 조사에서는 보통 많이 다루어지지 않은 부분, 즉 충격경화 및 표면제어에 비중을 두었으며, 비용융 부분(I)과 용융부분(II)을 분리하여 정리하였다.

• E2M - 전기 전자와 첨단 소재
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• 제1권2호
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• pp.152-161
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• 1988

Pb(Zr, Ti)O$^{3}$-Pb(Mg, Nb)O$^{3}$계에 MnO$_{2}$첨가량을 변화시켜 소결성, 미세구조, 유전상수, 비저항 및 압전특성에 미치는 영향을 XRD, EDAX 및 SEM을 이용하여 미세구조를 관찰하고 실험을 통하여 전기적 성질에 미치는 영향을 밝혔다. 비저항의 변화없이 그레인 성장이 억제되는 $MnO_{2}$의 첨가량은 0.4wt%이었으며 이때 분말의 합성이 촉진되어 소성된 시편의 밀도가 증가하였다. 그러나 고상반응의 범위를 벗어나는 과잉 $MnO_{2}$는 편석이 되어 그레인 경계상에 모임이 확인되었고 또한 기공을 형성하여 밀도를 낮추었다. $Mn^{+4}$는 $Mg^{+2}$ 와 치환되어 페로브스카이트 구조의 "A" 결핍을 유발하였으며 이것이 비저강을 감소시키는 원인으로 밝혀졌다.감소시키는 원인으로 밝혀졌다.

• 한국재료학회지
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• 제3권2호
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• pp.111-120
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• 1993

플라즈마 아크 용해에 의해 0.31-1.14at%Hf과 0.08-1.00at%C의 조성을 갖는 Mo시편을 제조하여, 열처리에 따른 미세조직 변화를 광학현미경, AES(Auger Electron Spectroscopy)및 투과전자현미경(TEM)으로 조사하였다. 산소함량이 약 830ppm인 초기분말을 압분체로 성형하여 용해한 결과, 산소함량 약 40-130ppm의 시편으로 제조할 수 있었으며, 이때 Hf및 C의 첨가량이 증가할수록 시편의 결정립은 미세화되었다. Mo-1.14at% Hf-1.00at % C 조성의 시편을 열처리한 결과 130$0^{\circ}C$에서 결정립내의 편상의 ${\beta}$-Mo 탄화물(molybdenum carbide)이 열역학적으로 더욱 안정한 $\alpha$-Mo 탄화물로 변태되기 시작하고, 1400-150$0^{\circ}C$온도 구간에서는 급내에 의해 고용되어 있던 Hf과 C이 반응하여 미량의 Hf탄화물이 석출되었으며, 150$0^{\circ}C$에서는 결정립계에 Hf 탄화물이 편석되었다. 1500-170$0^{\circ}C$에서는 결정립계에 편석된 Hf탄화물이 분해되고 열역학적으로 더욱 안정한 Hf 산화물(Hafnium oxide)이 석출되었으며, 결정립내에도 미세한 Hf 산화물이 석출되었다.

• Journal of Welding and Joining
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• 제16권5호
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• pp.56-66
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• 1998

During solidification or welding of alloys, the solute redistribution brings out microsegregation. The microsegregation causes the formation of non-equilibrium second phases, shrinkage and porosity degrading mechanical/chemical properties Therefore, it has been required to predict microsegregation quantitatively. To predict the degree of microsegregation, more exact and appropriate computer simulation technique has been actively used during last two decades. To predict the degree of microsegregation in weld metal, an advanced two dimensional model was suggested. In the new model, both primary and secondary arm regions were defined for the analysis region. The growth in the primary arm regina was assumed to be a planar for effective calculation. Especially, for the growth of a secondary arm, a simple and effective mathematical function was established to show the growing pattern, the solute diffusion in the solid phase was calculated by finite difference method (FDM). The solid-liquid interface movement was considered to be in local equilibrium state. The experiments for welding of 310S stainless steel were carried out in order to examined the reasonability and feasibility of this model. The concentration profiles of the solute predicted by this model were compared with those obtained from experimental works.

• 한국자기학회지
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• 제3권1호
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• pp.41-47
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• 1993

Co-Cr계 수직자기기록매체에서 비교적 낮은 기판온도에서 높은 보자력을 얻기위하여 제 3원소로서 Ta의 첨가효과에 대하여 연구하였다. Cr함량이 17-21 at.%로 다른 Co-Cr 계에 Ta함량을 3.2 at.%까지 첨가시켜서 여러조성의 Co-Cr-Ta 박막을 제조하고, 자기적 성질 및 미세구조를 조사하였다. Ta첨가로 인한 수직보자력의 향상효과는 Cr함량이 낮은 박막의 경우에 컸으며, 특히 기판온도가 $100^{\circ}C$인 경우 그 향상효과가 더욱 뚜렷하였다. Ta의 첨가로 인한 수직보자력 향상은 결정립 미세화나, c-축 배향성향상에 의한 것이기 보다는 비강자성원소의 편석이 심화됨에 기인하는 것으로 판단된다.

• 한국자기학회지
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• 제5권2호
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• pp.134-139
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• 1995

DC magnetron 스파터링 방법으로 $(Co_{93}Cr_{7})-P-Ni$ 계 수평 자기 기록용 박막을 제조하였다. $(Co_{93}Cr_{7})-P-Ni$ 의사 삼원계(pseudo-ternary) 박막의 Ni 및 P의 함량 변황 따른 자기적 특성의 변화를 조사하였다. 박막의 조성을 조절함으로써 최대 1500 Oe의 보자력을 얻을 수 있었다. P 첨가에 따른 보자력 향상의 원인으로는 면내 이방성(in-plane anisotropy) 향상, 입자 크기의 변화, P 성분의 입계편석에 따른 입자간의 decoupling 등을 들 수 있다. 또한 TEM으로 미세 구조를 관찰한 결과 P 가 첨가되면 입자의 크기가 작아지면서 입자간의 자기적 decoupling이 일어남을 알 수 있었다.