• Composites Research
• /
• v.36 no.4
• /
• pp.241-245
• /
• 2023

Aluminum (Al) and copper(Cu) are non-ferrous alloys with excellent electrical and thermal conductivity but have relatively lower mechanical properties than iron alloys. Stainless steel(STS), an iron alloy, is a high-strength industrial material due to its excellent mechanical properties and corrosion resistance compared to non-ferrous Al and Cu. In this research combined Al, Cu, and STS to fabricate as a functionally graded material (FGM) through a powder metallurgical process. The produced FGM exhibited lightweight and excellent surface hardness compared to copper and iron alloys and also showed higher thermal conductivity than single Al and STS materials.

• Journal of Powder Materials
• /
• v.22 no.4
• /
• pp.283-288
• /
• 2015

Two sintering methods of a pressureless sintering and a spark-plasma sintering are tested to densify the Fe-TiC composite powders which are fabricated by high-energy ball-milling. A powder mixture of Fe and TiC is prepared in a planetary ball mill at a rotation speed of 500 rpm for 1h. Pressureless sintering is performed at 1100, 1200 and $1300^{\circ}C$ for 1-3 hours in a tube furnace under flowing argon gas atmosphere. Spark-plasma sintering is carried out under the following condition: sintering temperature of $1050^{\circ}C$, soaking time of 10 min, sintering pressure of 50 MPa, heating rate of $50^{\circ}C$, and in a vacuum of 0.1 Pa. The curves of shrinkage and its derivative (shrinkage rate) are obtained from the data stored automatically during sintering process. The densification behaviors are investigated from the observation of fracture surface and cross-section of the sintered compacts. The pressureless-sintered powder compacts show incomplete densification with a relative denstiy of 86.1% after sintering at $1300^{\circ}C$ for 3h. Spark-plasma sintering at $1050^{\circ}C$ for 10 min exhibits nearly complete densification of 98.6% relative density under the sintering pressure of 50 MPa.

• Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
• /
• 2009.11a
• /
• pp.87-87
• /
• 2009

The composites were fabricated by adding 30, 40, 50, 60[vol.%] Zirconium Diboride(hereafter, $ZrB_2$) powders as a second phase to Silicon Carbide(hereafter, SiC) matrix. SiC-$ZrB_2$ composites were sintered by Spark Plasma Sintering(hereafter, SPS) in argon gas atmosphere. The relative density SiC+30[vol.%]$ZrB_2$, SiC+40[vol.%]$ZrB_2$, SiC+50[vol.%]$ZrB_2$ and SiC+60[vol.%]$ZrB_2$ composites are 94.98[%], 99.57[%], 96.58[%] and 93.62[%] respectively.

• Proceedings of the Korean Powder Metallurgy Institute Conference
• /
• 2006.04a
• /
• pp.41-42
• /
• 2006

• Journal of Powder Materials
• /
• v.14 no.6
• /
• pp.405-409
• /
• 2007

The Cu-based bulk metallic glass (BMG) composites containing Zr-based metallic glass phase have been consolidated by spark plasma sintering using the mixture of Cu-based and Zr-based metallic glass powders in their overlapped supercooled liquid region. The Zr-based metallic glass phases are well distributed homogeneously in the Cu-based metallic glass matrix after consolidation process. The successful consolidation of BMG composites with dual amorphous phases was corresponding to the sound viscous flow of the two kinds of metallic glass powders in their overlapped supercooled liquid region.

• Journal of Powder Materials
• /
• v.14 no.3 s.62
• /
• pp.197-201
• /
• 2007

Bulk metallic glass (BMG) composite was fabricated by consolidation of milled metallic glass composite powders. The metallic glass composite powder was synthesized by a controlled milling process using the Cu-based metallic glass powder blended with 30 vol% Zr-based metallic glass powders. The milled composite powders showed a layered structure with three metallic phases, which is formed as a result of mechanical milling. By spark plasma sintering of milled metallic glass powders in the supercooled liquid region, a fully dense BMG composite was successfully synthesized.

• Journal of Powder Materials
• /
• v.8 no.1
• /
• pp.35-41
• /
• 2001

$BaTiO_3$ fine powder was synthesized by hydrothermal process from the mixture of titania-hydroxide($TiO_2{\cdot}xH_2O$) and barium hexa-hydroxide ($Ba(OH)_2{\cdot}8H_2O$) as starting materials. Fine powder(< 100 nm) was made under the reaction conditions of 18$0^{\circ}C$,10 atm, 1.5 hr in autoclave and showed cubic structure. The powders were sintered by a spark plasma sintering technique from 1050~115$0^{\circ}C$ for 5 min. The grains of sample sintered at 110$0^{\circ}C$ were about 0.9${\mu}m$ in average size and showed the mixture of cubic and tetragonal structures.

• Journal of Powder Materials
• /
• v.8 no.1
• /
• pp.61-69
• /
• 2001

Spark-Plasma Sintering(SPS) is one of the new sintering methods which takes advantages both inconventional pressure sintering and electric current sintering. It is known that SPS is very effective for the densification of hard-to-sinter materials like refractory metals, intermetallic compounds, glass and ceramics without grain growth. However, a clear explanation for sintering mechanism and an experimental evidence for the formation of weak plasma during SPS are not given yet. In this study, fundamental study on sintering behavior and mechanism of SPS was investiged. For this study, various spherical Fe powders were prepared such as as-received, as-reduced, and as-oxidized and then sintered by SPS facility. In order to confirm the surface cleaning effect during SPS neck region and fracture surface of sintered body was observed and analyzed by SEM/EPMA. Densification behavior was analyzed from the data of deflection along the pressure axis. Some specimens were additionally produced by Hot Pressing and the results were compared with those of SPS.

• Proceedings of the Korean Institute of Surface Engineering Conference
• /
• 2015.05a
• /
• pp.73-74
• /
• 2015

본 연구에서는 상호간의 고용도가 없는 Mo, Cu 재료의 합금화가 용이하도록 기계적 합금화법(Mechanical Alloying)을 이용하여 Mo-Cu 합금분말을 제조하였고, 준안정상태의 구조의 유지가 가능한 방전 플라즈마 소결법(Spark Plasma Sintering)을 이용하여 합금타겟을 제작하였다. Mo-Cu 박막을 제작하기 위해서 합금타겟을 이용하였고 스퍼터링 공정을 진행하여 박막을 제작하였다. 그 결과 Mo-10wt%Cu 단일타겟을 이용하여 제작한 박막의 경우 Ar : N 분위기에서 27.7GPa 로 가장 높은 경도값을 가지는 것을 확인하였다. 또한 Mo-5wt%Cu 단일타겟을 이용하여 Ar : N 분위기에서 제작한 박막은 건식조건에서의 마찰계수값이 0.69 로 가장 낮은 것을 확인할 수 있었으며 윤활조건(GF4)에서는 Mo-10wt%Cu 단일타겟을 이용하여 Ar : N 분위기에서 제작한 박막이 0.56 으로 가장 낮았다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
• /
• 2011.02a
• /
• pp.502-502
• /
• 2011

기존 연구에서는 단일 타겟으로부터 증착된 코팅층 내에 다상으로 이루어진 나노 복합구조를 형성하기 위하여, 나노 합금분말을 방전플라즈마 소결법 등으로 급속 소결하여 타겟을 제조하는 방법이 고려되어 왔다. 반면, 비정질 재료가 우수한 비정질 형성능을 가지는 경우 주조 방법에 의해서도 타겟 제조가 가능하며, 특히 최근 들어 금속 비정질 합금에서 합금의 주요 구성 원소들이 양의 혼합열을 가지는 경우, 액상 또는 과냉각 액상에서 상분리 현상이 발생한다는 것이 밝혀졌다. 이러한 사실에 기초하면, 우수한 비정질 형성능을 가지는 합금 시스템에 합금 구성 원소와 양의 혼합열 관계를 갖는 원소를 첨가함으로써, 비정질 기지 내에 화학적 불균일성을 유도하여 다상으로 이루어진 복합 구조를 형성시키는 것이 가능하다. 본 연구에서는 이러한 합금 설계법을 이용하여, 비정질 기지 내에 존재할 수 있는 불균일성 정도를 합금 조성과 주조 조건의 변화를 통하여 나노 크기에서 원자 크기까지 조절하고, 이에 따른 재료 특성과의 상관관계를 밝히고자 하였다. 이를 위하여 우수한 비정질 형성능을 가지는 Cu-(Zr, Hf)-Al 벌크 비정질 합금계에서 (Zr, Hf)과 (Y, Gd)간의 양의 혼합열 관계에 주목하여 Cu-(Zr, Hf)-(Y, Gd)-Al 벌크 비정질 형성 합금계를 설계하였으며, 이 합금계 내에서 조성과 냉각속도의 조절에 따라 나타나는 불균일성의 정도와 특성변화의 영향을 체계적으로 고찰하였다. 결과로서, Cu-(Zr, Hf)-Al 합금계에서 (Zr, Hf)을 (Y, Gd)으로 15 at.% 이상 치환한 경우, Cu-(Zr, Hf)-rich 와 Cu-(Y, Gd)-rich 비정질상으로 이상분리가 일어났으며, 이렇게 생성된 비정질-비정질 복합재는 응력 하에서 소성 변형을 거의 보이지 않았다. 반면, 5 at.% 이하로 (Zr, Hf)을 (Y, Gd)으로 치환한 경우에는 비정질 기지에 SAXS 혹은 WAXS로 확인 가능한 원자 크기의 불균일성이 나타났으며, 이 경우 비정질 합금의 점성 유동의 변화를 통해 합금의 연신 특성이 향상되었다. 특히, 본 연구에서는 비정질 기지내 불균일 제어를 통한 기계적 특성 향상을 위해서 조성 제어뿐 아니라 동역학적인 요소를 고려한 냉각속도 조절을 통한 원자단위 불균일성의 최적화가 필요함을 규명하였다. 이러한 연구 결과는 분말화 및 소결 과정을 배제하고 제조된 단일 타겟을 통해 코팅층에 다수의 합금원소를 혼합하고 나노/원자 스케일의 복합구조 형성 및 고집적화가 가능한, 타겟 모물질 설계의 새로운 방향을 제시함으로써 다기능성 복합소재 코팅층의 연구에 크게 기여할 것으로 사료된다.