In this study, stress analysis using Boundary Element Method (BEM) was carried to investigate stress distribution in the brazing joint between a Hardmetal and a HSS. The two models were proposed to analyze the stress singularity in the interfaces of the brazing joint. The material type, thickness of the filler metal and the length of the vertical brazing adhesive are considered in the BEM analysis. As results, the peak point of the stress is founded to be in the lower interface of the brazed joint. It should be noted that the maximum stress of the peak point is being affected by the thickness and length of the brazing joint.
Ag-Cu-Ti 삽입금속을 이용하여 제조된 AlN/Cu와 AlN/W 활성금속브레이징 접합체의 잔류응력을 유한요소법으로 탄성 및 탄소성 해석을 행하여 그 결과를 접합강도 측정 결과와 파단 거동 관찰 결과와 비교, 분석하였다. 최대 잔류 주응력의 크기는 AlN/W 접합체보다 모재간 열팽창계수 차이가 큰 AlN/Cu 접합체에서 더 크게 나타났으며, 접합계면에 인접한 AlN 세라믹스 자유표면에 인장 성분의 응력집중이 확인되었다. 모재와 삽입금속의 탄소성 변형을 모두 고려할 경우, AlN/Cu 접합체의 경우 연질의 삽입금속에 의해 최대 잔류 주응력이 감소하여 소성변형에 의한 응력완화 효과가 있음을 확인하였으나, 100$\mu\textrm{m}$ 이상으로 삽입금속 두께를 증가시키더라도 잔류 주응력의 크기는 더 이상 크게 감소하지 않았다. 측정된 최대 접합강도는 AlN/Cu와 AlN/W 접합체에서 각각 52 MPa와 108 MPa이었으며, 파단 형태는 AlN/Cu 접합체는 AlN 자유표면으로부터 AlN 내부로 큰 각도를 이루면 진행되는 돔형의 파단이, AlN/W 접합체에서는 접합계면의 삽입금속층을 따라 AlN 측에서 파단이 일어나는 형태를 보였다.
세라믹스를 공업분야에 응용범위를 확대하기 위한 최선의 수단으로 금속과의 복합화를 들수 있다. 금속과 복합화하는 방법중에서 세라믹스/금속접합은 부품의 제조등에 이용될 수 있는 수단으로 많은 연구가 행하여져서 이미 몇몇 부품에 대해서는 실용화가 되고 있고 현재에도 활발히 연구가 되고 있다. 따라서 본 연구에서는 여러가지 접합법중에서도 비교적 공정이 간편한 활성 브레이징법을 이용해 $Al_2$$O_3$ 와 304 스테인레스강을 접합하였으며 이때 삽입금속으로는 Cu-Ti합금을 사용하였고 접합온도 및 접합시간 범위는 각각 110$0^{\circ}C$-120$0^{\circ}C$, 0.5h-1.5h, 그리고 브레이징로 내의 분위기는 $10^{-3}$-$10^{-4}$ torr로 유지하였다. 접합후 접합부 조직에 대한 접합조건의 영향을 검토하고 반응생성물을 EDX, WDX 및 XRD을 이용해 분석하였으며 반응층형성을 위한 계면화학반응을 고찰하였다. 그 결과 알루미나와 삽입금속의 계면에서 접합을 유도하는 반응층은 T$i_2$$O_3$임을 확인할 수 있었다.
Cu-P계, 4종의 Cu-P-Pn계 및 3종의 Cu-P-Sn-Ag계 용가재를 사용해 Ar분위기 하에서 1003 및 1033K로 1.2Ks동안 노브레이징한 ST304, STS430 및 저탄소강과 동 접합체들을 전단시험 및 조직시험하였다. 계면에서의 미세조직은 제 종류 즉 첫째,균열을 포함하는 반응층 둘째, 분산층 세째, 균열을 포함하는 반응층과 분산층으로 분류된다. 분산층만이 존재할때 40-60MPa 이상의 상대적으로 높은 전단강도가 얻어지며, 동모재파단을 일으킨다. 이 반응층이 형성되었을때는 반드시 균열이 형성되며, 낮은 전단강도를 나타내고 접합부파단을일으킨다. 이 반응층은 Fe-P계의 화합물이다. 이러한 미소조직 및 강도 경향은 용가재내 Sn의 존재 및 모재내 Ni(또한 Cr)의 존재 유무에 따라 변화한다.
활성금속브레이징법으로 계면접합된 AlN/Cu 접합체의 잔류응력 완화에 미치는 Mo 중간재의 영향을 조사하였다. 유한요소법에 의한 응력 해석과 접합체 강도 측정, 파단면의 관찰을 행하였으며, 이들 결과를 비교, 분석하였다. 응력 해석 결과로부터, Mo 중간재를 사용할 경우 최대 잔류 주응력이 형성되는 위치가 AlN/삽입금속 계면으로부터 삽임금속/Mo 계면을 통하여 Mo 내부로 이동됨을 확인하였다.접합체의 자유표면에 형성되는 인장성분의 응력집중 위치는 Mo 중간재 두께가 증가됨에 따라 Cu/Mo 계면과 Mo/AlN 계면의 두 곳으로 분리되었으며, AlN측 잔류응력의 크기는 크게 감소하였다. 중간재를 사용하지 않은 경우 최대 접합강도가 52 MPa로 낮은 강도를 보였으나, 두께 400$\mu\textrm{m}$ 이상의 Mo 중간재를 사용한 접합체의 경우, 200 MPa 이상, 최대 275 MPa의 접합강도를 얻을 수 있었다.
Advanced hard materials based on diamond are in common use. In this study our main goal was employed to analyze, the mechanisms for the rich phases and chromium carbide, interface of a diamond grits brazed to a Ni-based brazing filler metal matrix. When Ni-7Cr-3Fe-3B-4Si (wt. %) was utilized as the brazing alloy, an isothermal holding resulted in the various products(Ni-rich/Cr-rich domains, carbide). According to these results, the chemical compounds and chromium carbides products is considered to play an important role in brazing temperature and time. Especially chromium carbide has an influence on brazing junction properties.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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