Proceedings of the Korean Institute of Surface Engineering Conference
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2018.06a
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pp.139-139
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2018
최근 자동차 산업을 중심으로 한 수송용 기기의 경량화 추세에 따라 대표적인 경량금속 소재인 알루미늄 합금에 대한 수요가 증가하고 있으며 이에 따라 알루미늄 합금 표면에 다양한 특성을 부여할 수 있는 표면개질 기술에 대한 필요성이 부각되고 있다. 알루미늄 합금의 대표적인 표면처리기술인 아노다이징과 유사한 원리로 표면에 세라믹 코팅층을 형성할 수 있는 기술인 플라즈마 전해 산화(Plasma electrolytic oxidation, PEO)가 주목을 받고 있다. PEO 코팅법은 전해액 내에 소재를 침지시키고 400 ~ 600V에 이르는 고전압을 인가시켜 마이크로 방전을 유도하여 표면에 치밀한 세라믹 층을 형성시키는 기술이다. 본 연구에서는 PEO법으로 표면 개질된 Al 합금 표면의 표면 조직 특성과 전기화학 특성을 평가하고, 코팅층 특성에 미치는 공정 변수의 영향을 분석하고자 하였다. PEO 처리를 위해 사용된 소재는 상용 Al 합금 판재(Al 5083-O)로서 $2cm{\times}2cm$로 절단하여, 에머리페이퍼로 1000번까지 연마하여 사용하였다. 시험을 위한 PEO 처리 시스템은 전해액 수조, 일정 온도 유지를 위한 열교환기와 칠러, 전원 발생을 위한 전원공급기(power supply)로 구성되었다. 전해액은 약 알칼리 수용액을 이용하였으며, 전원 공급기를 통해 시험편에 펄스 전류를 인가하였다. PEO 처리 후 시편에 대하여 SEM, EDS, XRD 등을 이용한 표면 특성 평가를 실시하였다. 또한 코팅층의 전기화학적 부식 특성 평가를 위해 해수용액에서 동전위분극실험을 실시하였다. 시험 결과, Al 합금의 PEO 처리 시 내식성은 개선되는 것으로 확인되었으며, 공정변수는 표면의 미세조직 및 전기화학적 특성에 큰 영향을 미치는 것으로 나타났다.
Recently, 5000 series and 6000 series Al alloys have been used as hull materials for small and medium-sized ships because of their excellent weldability, corrosion resistance, and durability in marine environments. Al ships can navigate at high speed due to their light weight. However, cavitation-erosion problems cause reducing durability of Al ship at high speed. In this investigation, 5052-O, 5083-H321, and 6061-T6 Al alloy materials were used to evaluate the damage characteristics with amplitude (cavitation strength). As a result of the electrochemical experiments, the corrosion current density and corrosion potential of 6061-T6 in seawater were 8.52 × 10-7 A/㎠ and -0.771 V, respectively, presenting the best corrosion resistance. The cavitation-erosion experiment showed that 5052-O had the lowest hardness value and cavitation-erosion resistance. 5052-O also had a very short incubation period. As the experiment progressed for 5052-O, pitting formed and grew in a short time, and was observed as severe cavitation-erosion damage that eliminated in large quantities. Among the three specimens, 5083-H321 presented the highest hardness value and the damage rate was the smallest after the initiation of pitting.
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers
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v.12
no.2
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pp.271-277
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1988
The threshold fatigue crack growth and the stable crack propagation behaviors were studied in 7017 T 651, 7020 T 651 and 5083 H 115 aluminum alloys. The threshold (.DELTA. K $_{th}$) fatigue crack growth can be expressed by the equation .DELTA. $K_{th}$) = .DELTA. $K_{tho}$(1-R)$^{r}$ , where R is stress ratio, .DELTA. $K_{tho}$ is .DELTA. K at R = 0 and r is material constant. The stable crack growth rate against stress intensity factor range .DELTA. K exhibits the trilinear form with two transitions and results of investigation on crack closure phenomena showed that the crack opening stress intensity factor $K_{op}$ is approximately equal to R $K_{max}$. + .DELTA. K $_{th}$.th/.
5000 series aluminium alloys and austenitic stainless steels have excellent corrosion resistance and sufficient strength, which are widely used as materials for marine equipment and their parts in the marine environment. The corrosion characteristics of materials are important factors for selecting the appropriate material due to fluid component changes in the estuarine and coastal areas where seawater and fresh water are mixed. Therefore, for 5083 Al alloy, STS304 and STS316L widely used in the marine environment, anodic polarization experiments were performed to compare the corrosion damage characteristics of each material by three kinds of solutions of 100 % tap water, 50 % tap water+50 % natural seawater and 100 % natural seawater. As a result of the anodic polarization experiments, aluminum alloy (5083) caused locally corrosion on the surface in the tap water, and corrosion damage occurred all over the surface when the seawater was included. Stainless steels (STS304 and STS316L) presented almost no corrosion damage in tap water, but they grew pitting corrosion damage with increasing seawater concentration. STS316L showed better corrosion resistance than STS304.
Acoustic emission (AE) signals, emanated during local failure of aluminum alloys, have been the subject of numerous investigations. It is well known that the characteristics of AE are strongly influenced by the previous thermal and mechanical treatment of the sample. Possible sources of AE during deformation have been suggested as the avalanche motion of dislocations, fracture of brittle particles, and debonding of these particles from the alloy matrix. The goal of the present study is to determine if AE occurring as the result of fatigue crack propagation could be evaluated by the joint time-frequency analysis method, short time Fourier transform (STFT), and Wigner-Ville distribution (WVD). The time-frequency analysis methods can be used to analyze non-stationary AE more effectively than conventional techniques. STFT is more effective than WVD in analyzing AE signals. Noise and frequency characteristics of crack openings and closures could be separated using STFT. The influence of various fatigue parameters on the frequency characteristics of AE signals was investigated.
The aim of the present study is to evaluate electrochemical corrosion characteristics of base metal and weldment of Al-Mg alloy in seawater solution. The specimen was 5mm thick 5083-H321 Al alloy plate which was butt-welded using gas metal arc welding (GMAW). To identify the types of inclusions in the weldment, the microstructural observation was performed along with Energy dispersive spectrometer (EDS) analysis. The anodic polarization experiments were performed to evaluate the corrosion characteristics. After the anodic polarization test, the corroded surface was observed by SEM(scanning electron microscope) and EDS. The result of the analysis revealed a large number of voids in the weldment, especially coarse grains and inclusions in the heat affected zone. The corrosion current density of the weldment was found to be approximately 13 times higher than that of the base metal, indicating lower corrosion resistance of the weldment due to the defects in the weldment and the heat affected zone.
Kim, Yeong-Bok;Park, Il-Cho;Lee, Jeong-Hyeong;Kim, Seong-Jong
Proceedings of the Korean Institute of Surface Engineering Conference
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2018.06a
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pp.106-106
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2018
해양환경용 선박재료는 전기화학적인 부식을 발생시키는 염소이온($Cl^-$)이 다량 포함된 부식 환경에 장기간 노출되어 있어 부식에 대해 취약하다. 따라서 우수한 내식성 및 내침식성을 가진 재료를 선정하는 것은 매우 중요하다. 알루미늄 합금은 충분한 강도와 부동태 피막 형성으로 인해 내식성이 우수하여 해양환경용 선박 재료로서 널리 이용되고 있으며, 이에 따른 부식 특성에 관한 연구도 활발히 이뤄지고 있다. 그러나 선박에서는 부식에 의한 손상뿐만 아니라 전식에 의한 부식 손상도 발생할 수 있다. 특히 선미 부분은 프로펠러의 동합금과 알루미늄 합금의 이종금속 간 전위차에 의한 전식이 발생하여 선체의 다른 부위에 비해 부식이 더 심하게 진행될 수도 있다. 또한 전식은 해안 부두에 접안된 선박의 용접 시미주전류(stray current)에 의한 부식손상이 발생할 수 있으나 이에 대한 연구는 미미한 실정이다. 따라서 본 연구는 해양환경에서의 전식을 인위적으로 모사할 수 있는 부식 정전류 시험법을 이용하여 다양한 크기의 전식 손상을 유발시켰으며, 해양환경 하에서 선박재료로 주로 사용되는 알루미늄 합금인 Al5083-H321, Al5052-O, Al6061-T6에 대한 전식 특성을 비교, 분석하였다. 실험 방법으로 작동전극은 각 재료의 시험편을 $2cm{\times}2cm$ 으로 절단하여 sand paper # 2000 번까지 연마 후 아세톤과 증류수로 세척하고 건조하였으며, 제작된 시험편은 자체 제작한 홀더를 이용하여 $1cm^2$만 노출시킨 후 정전류 가속 실험을 실시하였다. 기준전극은 은/염화은(Ag/AgCl) 전극을, 대응전극은 백금(Pt) 전극을 사용하였다. 정전류 가속 조건은 $0.001mA/cm^2$, $0.1mA/cm^2$, $1mA/cm^2$, $5mA/cm^2$, $10mA/cm^2$의 전류 밀도를 천연해수에서 30분간 인가하였다. 각 재료에 대한 전식 특성은 실험 전후의 무게 감소량으로 전식의 저항 특성을 확인하였다. 그리고 3D 현미경으로 표면 손상 경향과 깊이를 측정하였으며, 주사전자현미경 (SEM)을 통해 표면 형상을 미시적으로 관찰하였다. 부식 정전류 시험 결과 모든 시편에서 $0.01mA/cm^2$에서 미세한 국부적인 부식이 일어났으며, 전류밀도가 증가할수록 표면 전반에 부식이 진행되고 성장하였다. 그리고 모든 인가 전류밀도의 조건에서 Al6061-T6가 5000계열(Al5083-H321, Al5052-O)보다 더 우수한 내식성을 나타났다.
Park, Seon-Hong;Park, Byeong-Cheol;Kim, Yeong-Gi;Baek, Ung-Ryul
Proceedings of the KWS Conference
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2007.11a
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pp.141-143
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2007
Increasing demand of using low weight materials in recent automotive trends has been the challenge to develop a sound welding of aluminum alloys. A heat treatable AA6082-T6 and a non-heat treatable AA5083-0 aluminum alloys were joined in this study. Investigations revealed that about 60 UTS will be reduced due to welding process. Fracture happened in the interface between fusion zone and base metal of top specimen where penetration is shallow. Therefore, lower welding torch angle produced the better strength which allows deeper penetration to the top specimen. PWHT at $560^{\circ}C$ for 2 hours can be used to return the original UTS of the specimens.
Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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v.39
no.3
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pp.223-229
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2015
Surface modification is a technology to form a new surface layer and overcome the intrinsic properties of the base material by applying thermal energy or stress onto the surface of the material. The purpose of this technique is to achieve anti-corrosion, beautiful appearance, wear resistance, insulation and conductance for base materials. Surface modification techniques may include plating, chemical conversion treatment, painting, lining and surface hardening. Among which, a surface modification process using electrolytes has been investigated for a long time in connection with research on its industrial application. The technology is highly favoured by various fields because it provides not only high productivity and cost reduction opportunities, but also application availability for components with complex geometry. In this study, an electrochemical experiment was performed on the surface of 5083-O Al alloy to determine an optimal electrolyte temperature, which produces surface with excellent corrosion resistance under marine environment than the initial surface. The experiment result, the modified surface presented a significantly lower corrosion current density with increasing electrolyte temperature, except for $5^{\circ}C$ of electrolyte temperature at which premature pores was created.
Auto industries have tried to employ lightweight alloys to improve the fuel efficiency of manufactured vehicles, as the environmental concern becomes an important issue. Even though the aluminum alloy is one of the most appropriate lightweight alloys for auto parts, the low formability of an aluminum alloy has been an obstacle to its application. In order to resolve the low formability problem, a recent study (Lee et al., 2017 [1]) showed that the infrared (IR) local heat treatment can improve the formability with a reduction of heating energy. However, the aforementioned study was limited to only a linear line heating. Since many of the available auto parts as applicable to vehicle manufacturing have a curved line shape, the heating experiments for a curved line should be studied. The possibility of building IR lamps having complex shapes is an advantage of the IR lamp, since it can control the heating shape. This work conducted the IR local heat treatment for the curved line. The experimental results show that the IR local heat treatment can improve the formability of the aluminum alloy for curved line. Additionally, it is shown that the IR local heat treatment also reduces the heating energy when it is compared with the furnace heating which heats a blank as a whole. A numerical simulation with a stress-based forming limit diagram also supports the experimental results.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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