• Title/Summary/Keyword: 시편형상

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증착 공정 따른 AlTiN 박막의 형상 및 특성변화

  • Kim, Seong-Hwan;Yang, Ji-Hun;Jeong, Jae-Hun;Byeon, In-Seop;Jeong, Jae-In
    • Proceedings of the Korean Institute of Surface Engineering Conference
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    • 2016.11a
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    • pp.99-99
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    • 2016
  • 최근 공구산업은 산업 발전으로 공구의 사용 환경이 가혹화 되고, 첨단산업용 특수합금들이 발달하면서 이를 가공할 수 있는 새로운 절삭공구소재들이 개발되어지고 있다. 또한 고성능 절삭공구는 공구소재보다 코팅개발이 상대적으로 더욱 효과적이기 때문에 코팅 기술 개발이 활발히 진행되고 있다. 최근 일본에서는 새로운 코팅층 물질 개발보다는 기존의 코팅물질을 조합하거나 개량하여 성능을 향상시키는 추세이며, 이는 현재 공구산업의 효율적인 개발방향을 제시하고 있다. 기존의 빗각 증착은 기판의 각도를 변경하여 증기가 기판에 비스듬하게 입사하도록 조절하여 코팅하는 기술로 박막의 조직을 다양하게 제어하는 것이 가능하며, 구조 제어를 통한 완전화 박막을 이용한 one-batch 다기능 구현을 위하여 많은 연구가 진행되고 있다. 가공이 까다로운 소재를 가공하기 위한 공구에 적용하기 위해서 Al의 함량이 높은 AlTiN 소재가 개발되어 적용되고 있으며, 이 소재는 공구의 수명향상을 위한 표면처리 소재로 각광을 받고 있다. 본 연구에서는 음극아크 증착 시 거대입자가 박막에 증착되어 결함을 만들기 때문에 그 밀도를 낮추기 위해서 음극 아크 증착을 이용하여 공정 변화에 따른 AlTiN 박막의 표면형상을 관찰하고 특성을 평가하였다. 또한 빗각 증착을 적용하여 제작한 AlTiN 박막의 특성을 평가하였다. 고 함량의 AlTi합금 타겟을 음극 아크 소스에 장착하여 AlTiN 박막을 코팅하였다. 시편은 스테인리스강판(SUS304)과 초경(tungsten carbide; WC)을 사용하였다. 음극 아크 소스에 인가되는 전류가 낮을수록 AlTiN 박막 표면에 거대입자의 밀도가 낮아졌으며, 기판 전압과 공정압력이 높을수록 AlTiN 박막의 표면에 존재하는 거대입자의 밀도가 낮아지는 경향을 보였다. 이를 통하여 거대입자밀도를 낮추는 기초공정을 도출하였다. AlTiN 박막 제작 시 빗각을 적용한 결과 $60^{\circ}$의 빗각을 적용한 다층 박막에서 상대적으로 가장 높은 경도 값을 보였다. 본 연구를 통해 음극 아크 증착을 이용하여 거대입자의 밀도가 낮은 박막을 제작할 수 있는 공정을 도출하였고, 빗각증착을 적용하면 경도가 향상되는 결과를 확인하였다.

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Effect of Boron Nitride on Mechanical Properties, Thermal and Electrical Conductivities of Carbon Fiber Reinforced Plastics (탄소섬유강화 복합소재의 열적, 전기적, 기계적 특성에 대한 질화붕소 첨가제의 효과)

  • Hong, Hyunkee;Bae, Kwak Jin;Yu, Jaesang
    • Composites Research
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    • v.33 no.3
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    • pp.153-160
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    • 2020
  • In this paper, hexagonal boron nitride (h-BN) particles were added between the sheets of prepreg, and the effect of on many properties of BN-embedded carbon fiber reinforced plastics was investigated. The amount of BN particles which corresponds with 0 to 15 wt% of total resin weight was used as an additive material. The tensile strength and the inter-laminar shear strength of BN-embedded CFRP samples were improved by maximally 13.6%, and 6.7%, respectively. The tendency changes of thermal, electrical conductivities and the morphology of cross-section of CFRPs were also observed. This study suggests the possibility of controlling the characteristics of carbon fiber-BN-epoxy composites to use for aerospace applications.

Development of Simplified Finite Element Models for Welded Joints (용접 결합부에 대한 단순화 유한요소 모델 개발)

  • Song, Seong-Il;Ahn, Sung Wook;Kim, Young Geul;Kim, Hyun-Gyu
    • Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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    • v.39 no.11
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    • pp.1191-1198
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    • 2015
  • In this paper, we develop simplified finite element (FE) models for butt-, lap- and T-welded joints by performing numerical and experimental experiments. Three-point bending tests of butt- and lap-welded specimens are performed to obtain the stiffness of the specimens and the strains at points near the welding beads. Similarly the stiffness and strains of T-welded specimen are measured by applying a point load at the end of the specimen. To develop simplified FE models, we consider the shape parameters of width, thickness and the angle of weld elements in the numerical simulations. The shape parameters of the simplified FE models are determined by building linear regression models for the experimental data sets.

Formation and Interface Mophologies of the Epitaxial $\textrm{CoSi}_2$ Using the Chemical Oxide on Si(100) Substrate (화학적 산화막을 이용한 epitaxial $\textrm{CoSi}_2$형성과 계면구조)

  • Sin, Yeong-Cheol;Bae, Cheol-Hwi;Jeon, Hyeong-Tak
    • Korean Journal of Materials Research
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    • v.8 no.10
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    • pp.912-917
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    • 1998
  • 화학적 산화막(SiOx)이 형성된 Si(100)기판 위에 Co-silicide의 형성과 계면 형상에 관한 연구를 하였다. 화학적 산화막은 과산화수소수(H2O2)의 인위적 처리에 의해 약 2nm을 형성시켰다. 그 위에 5nm 두께의 Co 박막을 전자빔 증착기에 의해 증착시킨 후 열처리하여 Co-silicide를 형성하였다. 화학적 산화막 위에서 Co-silicide 반응기구를 알아 보기 위해 $500^{\circ}C$-$900^{\circ}C$의 온도 범위에서 ex-situ와 in-situ 열처리를 하였다. 이와같이 형성된 Co-silicide 시편의 상형성, 표면 및 계면 형상, 그리고 화학적 조성을 XRD, SEM, TEM, 그리고 AES를 이용하여 분석하였다. 분석 결과 es-situ 열처리시 $700^{\circ}C$까지 CoSi2 상은 형성되지 않았고 Co의 응집화현상이 일어났다. $800^{\circ}C$ 열처리한 경우에는 CoSI2가 형성되었고 facet 현상이 크게 나타났으며 불연속적인 grain 들이 형성되었다. In-situ 열처리한 경우에는 저온에서 ($550 ^{\circ}C$)반응하여 Co-silicide가 형성되기 시작하였으며 $600^{\circ}C$부터는 facet에 의해 박막의 특성이 나빠지기 시작했다. $550^{\circ}C$에서 Co가 화학적 산화막 층을 통해 확산하여 균질한 Co-silicide를 형성하였다. 이와같이 형성된 균질한 실리사이드 층을 이용하여 다단계(55$0^{\circ}C$-$650^{\circ}C$-$800^{\circ}C$)열처리에 의해 균질한 다결정 CoSI2의 형성이 관찰되었다.

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A Study of Fluid Structure Interaction Analysis and Coating Characteristics of a Two-stage Pressure Reduction Hydrogen Regulator (2단 감압 수소레귤레이터의 연성해석 및 도금특성에 관한 연구)

  • Song, Jae-Wook;KIM, Seung-Mo
    • Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society
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    • v.22 no.1
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    • pp.37-44
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    • 2021
  • In this study, shape design and material selection were carried out for a two-stage pressure-reducing regulator to compensate for the shortcomings of a one-stage mechanical decompression regulator. The shape of the contact surface of the depressurization unit was considered, material was selected, and the shape was designed to compensate for the pulsation and slow response through the two-stage decompression and to solve the problem of high pressure deviation. In terms of airtightness, the deformation amount of TPU showed a small amount of displacement of up to 15.82%. Considering the fact that it is applicable to various hydrogen fuel supply systems by securing universality by applying electronic solenoids to the second pressure reduction, magnetic materials were selected. The hydrogen embrittlement and corrosion resistance were evaluated to verify the plating process. Surface corrosion did not occur in only the case of Cr plating. The elongation during the corrosion process was compared using a tensile test, and there was a difference within 2%.

Effects of acid-treatment conditions on the surface properties of the RBM treated titanium implants (산-처리 조건이 RBM처리한 티타늄 임플란트의 표면 특성에 주는 영향)

  • Lee, Han-Ah;Seok, Soohwang;Lee, Sang-Hyeok;Lim, Bum-Soon
    • Korean Journal of Dental Materials
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    • v.45 no.4
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    • pp.257-274
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    • 2018
  • The purpose of this study was to evaluate the effect of acid-treatment conditions on the surface properties of the RBM (Resorbable Blast Media) treated titanium. Disk typed cp-titanium specimens were prepared and RBM treatments was performed with calcium phosphate ceramic powder. Acid solution was mixed using HCl, $H_2SO_4$ and deionized water with 4 different volume fraction. The RBM treated titanium was acid treated with different acid solutions at 3 different temperatures and for 3 different periods. After acid-treatments, samples were cleaned with 1 % Solujet solution for 30 min and deionized water for 30 min using ultrasonic cleanser, then dried in the electrical oven ($37^{\circ}C$). Weight of samples before and after acid-treatment were measured using electric balance. Surface roughness was estimated using a confocal laser scanning microscopy, crystal phase in the surface of sample was analyzed using X-ray diffractometer. Surface morphology and components were evaluated using Scanning Electron Microscope (SEM) with Energy Dispersive X-ray spectroscopy (EDX) and X-ray Photoemission Spectroscopy (XPS). Values of the weight changes and surface roughness were statistically analyzed using Tukey-multiple comparison test (p=0.05). Weight change after acid treatments were significantly increased with increasing the concentration of $H_2SO_4$ and temperature of acid-solution. Acid-treatment conditions (concentration of $H_2SO_4$, temperature and time) did not produce consistent effects on the surface roughness, it showed the scattered results. From XRD analysis, formation of titanium hydrides in the titanium surface were observed in all specimens treated with acid-solutions. From XPS analysis, thin titanium oxide layer in the acid-treated specimens could be evaluated. Acid solution with $90^{\circ}C$ showed the strong effect on the titanium surface, it should be treated with caution to avoid the over-etching process.

Strength and Failure Mode Prediction of Mechanically Fastened Carbon/Epoxy Joints (탄소/에폭시 복합재료 구조물의 기계적 결합에 대한 강도 및 파손모드 예측)

  • 김기범;이미나;공창덕
    • Journal of the Korean Society of Propulsion Engineers
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    • v.1 no.1
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    • pp.111-121
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    • 1997
  • An investigation was performed to study the predicting the joint strength of mechanical fasteners. Bearing failure is most important failure mode for designing joint. So in this study, the prediction method in consideration with bearing failure was chosen. In the proposed method, the characteristic length is combined with the Yamada-Sun failure criterion, Tsai-Hill failure criterion and characteristic length for Tension and Compression is determined from investigation. Especially the length of compression is determined from the "bearing failure test" that newly conceived to take bearing failure into consideration. The proposed prediction method was applied to quasi-isotropic carbon/epoxy joint showing net-tension and bearing failure experimentally. Good agreement was found between the predicted and experimental result for each joint geometry. geometry.

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음극 아크 증착으로 형성된 AlTiN 코팅막의 특성 평가

  • Kim, Seong-Hwan;Yang, Ji-Hun;Song, Min-A;Jeong, Jae-Hun;Jeong, Jae-In
    • Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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    • 2016.02a
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    • pp.298.2-298.2
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    • 2016
  • 가공이 까다로운 소재를 가공하기 위한 공구에 적용하기 위해서 Al의 함량이 높은 AlTiN 소재가 개발되어 적용되고 있으며, 이 소재는 공구의 수명향상을 위한 표면처리 소재로 각광을 받고 있다. 본 연구에서는 음극 아크 증착 시 거대입자가 박막에 증착되어 결함을 만들기 때문에 그 밀도를 낮추기 위해서 음극 아크 증착을 이용하여 공정 변화에 따른 AlTiN 박막의 표면형상을 관찰하고 특성을 평가하였다. 또한 빗각 증착을 적용하여 제작한 AlTiN 박막의 특성을 평가하였다. Al-25 at.%Ti 합금타겟을 음극 아크 소스에 장착하여 AlTiN 박막을 코팅하였다. 시편은 스테인리스 강판(SUS304)과 초경(tungsten carbide; WC)을 사용하였다. 음극 아크 소스에 인가되는 전류가 낮을수록 AlTiN 박막 표면에 거대입자의 밀도가 낮아졌으며, 기판 전압과 공정압력이 높을수록 AlTiN 박막의 표면에 존재하는 거대입자의 밀도가 낮아지는 경향을 보였다. 이를 통하여 거대입자밀도를 낮추는 기초공정을 도출하였다. AlTiN 박막 제작 시 빗각을 적용한 결과 $60^{\circ}$의 빗각을 적용한 다층 박막에서 약 33 GPa의 경도를 보였다. 본 연구를 통해 음극 아크 증착을 이용하여 거대입자의 밀도가 낮은 박막을 제작할 수 있는 공정을 도출하였고, 빗각증착을 적용하면 경도가 향상되는 결과를 확인하였다. 이를 통해 절삭공구 등과 같이 고경도의 코팅물성 유지를 위한 코팅분야에 응용이 가능할 것으로 판단된다.

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A study on the heat treatment process for AlN single crystals grown by PVT method (PVT 법으로 성장된 AlN 단결정의 열처리 공정에 대한 연구)

  • Kang, Seung-Min
    • Journal of the Korean Crystal Growth and Crystal Technology
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    • v.27 no.2
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    • pp.65-69
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    • 2017
  • AlN single crystal was thermally treated at 1600, 1700 and $1800^{\circ}C$ in the ambient pressure of under 100 torr. AlN single crystal was obtained by PVT (Physial Vapor Transport) method using by a facility having a growth part which was heated by RF (Radio Frequency) induction heating. The single crystal specimens surface was evaluated by optical microscope and it was recognized that their morphology was varied with the heat treatment temperature and a set ambient pressure. In this report, the optical microscopic results were reported. According to the increase of temperature the crystal surface was etched thermally. It was evaluated by appearance of small pits on the crystal surface.

Crease Behavior of Thin Membrane (멤브레인의 접힘 거동 연구)

  • Woo, Kyeong-Sik
    • Journal of the Korean Society for Aeronautical & Space Sciences
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    • v.35 no.10
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    • pp.905-911
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    • 2007
  • In this paper, geometrically and materially non-linear finite element analyses were performed to study the crease behavior of thin membranes. The cross-section of the membrane was modeled with 2-dimensional plane strain elements. To simulate the creasing process, the membrane mesh was folded, compressed to prescribed crease gauge by activating two rigid contact surfaces, and then released to give the crease topology. Various crease gauges were considered to investigate the effect of crease intensity on the initial deployment angle. The crease geometry was also obtained by experiments and the results were compared.