• 대한기계학회논문집A
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• 제26권10호
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• pp.1971-1981
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• 2002

Two-dimensional solidification analysis during rheology forming process of semi-solid aluminum alloy has been studied. Two-phase flow model to investigate the velocity field and temperature distribution is proposed. The proposed mathematical model is applied to the die shape of the two types. To calculate the velocities and temperature fields during rheology forming process, the each governing equations correspondent to the liquid and solid region are adapted. Therefore, each numerical model considering the solid and liquid coexisting region within the semi-solid material have been developed to predict the defects of rheology forming parts. The Arbitrary Boundary Maker And Cell(ABMAC) method is employed to solve the two-Phase flow model of the Navier-Stokes equation. Theoretical model basis of the two-phase flow model is the mixture rule of solid and liquid phases. This approach is based on using the liquid and solid viscosity. The Liquid viscosity is pure liquid state value, however solid viscosity is considered as a function of the shear rate, solid fraction and power law curves.

• 한국결정성장학회지
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• 제6권1호
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• pp.19-31
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• 1996

갈륨 비소 반도체 결정을 성장시키는 데 많이 사용되는 수평브렷지만법에 의하여 성장된 갈륨비소 단결정 내에셔 불순물 분포를 알아보기 위하여 액상에서 열전달, 물질전달, 유 체흐름과 고상에서 열전달을 묘사하는 과도기 모탤을 수립하였고 유한요소법과 음함수 척분법 에 의하여 수치모사를 행하였다. 그 결과 Gr이 작은 경우에는 확산조절성장의 특성을 보였으며 G Gr이 1,700 정도만 되어도 농도의 최소값이 계면 근처로 이동하였다. 응고가 진행됨에 따라 계 면의 곡률이 증가하였고, 흐름에 의한 혼합이 안정될 때까지 수직편석이 증가하였다. 수펑편석 은 응고가 진행됨에 따라 증가하였지만 흐름의 강도가 강한 경우에는 곧 일정하게 유지되였다. G Gr이 아주 작거나 큰 경우에는 Smith식과 Scheil식의 경우와 잘 일치하였다.

• 한국분말야금학회:학술대회논문집
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• 한국분말야금학회 2001년도 추계학술강연 및 발표대회
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• pp.28-28
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• 2001

$Bi_2Te_3$계 열전반도체 재료는 200 ~ 400K 정도의 저온에서 에너지 변환 효율이 가장 높은 재료로서 열전냉각 및 발전재료로 제조볍 및 특성에 관한 많은 연구가 진행되어 왔다. 전자냉각 모듈의 제조에는 P형 및 N형 $Bi_2Te_3$계 단결정이 주로 사용되고 있으나. $Bi_2Te_3$ 단결정은 C축에 수직한 벽개면을 따라 균열이 쉽게 전파하기 때문에 소자 가공사 수윤 저하가 가장 큰 문제점으로 지적되고 있다. 이에 따라 최근 열전재료의 가공방법에 따른 회수율 증가 및 열전특성 향상에 관한 열간압출, 단조와 같은 연구가 활발히 이루어지고 있다. 본 연구는 가스분사법(gas atomizer)을 이용하여 용질원자 편석의 감소, 고용도의 증가,균일고용체 형성, 결정립미세화 둥 급속응고의 장점을 이용하여 화학적으로 균질한$Bi_2Te_3$계 열전재료 분말을 제조하고, 제조된 분발을 압출가공하여 기계적성질, 소자의 가공성 및 열전 성능 지수율 향상시키는데 연구 목적이 있다. 본 설험에서는 99.9%이상의 고순도 Bi. Te. Se. Sb를 이용하여, 고주파 유도로에서 Ar 분위기로 용융하고, 가스분사법를 이용하여 균질한 $Bi_2Te_3$계 열전재료 분만을 제조하였다. 분말표면의 산화막을 제거하기 위하여 수소분위기에서 환원처리를 행하였고, 된 분말을 Al 캔 주입하여 냉간성형 한 후 진공중에서 압출온도를 변화시켜 열간압출 가공을 행하였다. 압출 온도변화에 따른 압출재의 미세조직 및 열전특성에 중요한 영향을 미치는 C면 배향에 대한 결정방위 해석, 압출재의 압축강도 등을 분석하였으며, 압출온도에 따삼 미세조직 변화와 결정방위의 변화에 따른 열전특성의 관계를 해석하였다성시켰고 이들이 산인 HNO3에서 녹았기 때문이다. 본 연구에서 개발된 새로운 에칭 용액인 90H2O2 - 10HNO3 (vol%)의 에칭 원리가 똑같이 적용 가능한 다른 종류의 초경 합금에서도 사용이 가능할 것으로 판단된다.로 판단된다.멸과정은 다음과 같다. 출발물질인 123 분말이 211과 액상으로 분해될 때 산소가스가 배출되며, 이로 인해 액상에서 구형의 기공이 생성된다. 이들 중 일부는 액상으로 채워져 소멸되나, 나머지는 그대로 남는다. 특히, 시편 중앙에 서는 수십-수백 마이크론 크기의 커다란 기공이 다수 관찰된는데, 이는 기공의 합체로 만들어진 것이다. 포정반응 열처리 시 기공 소멸로 만들어진 액상포켓들은 주변 211 입자와 반응하여 123 영역으로 변한다. 이곳은 다른 지역과 비교하여 211 밀도 가 낮기 때문에, 미반응 액상이 남거나 211 밀도가 낮은 123 영역이 된다. 액상으로 채워지지 못한 구형의 기공들 중 다수가 123 결정 내로 포획되며, 그 형상은 액상/ 기공/고상 계면에너지에 의해 결정된다.단의 경우, 파단면이 매끄럽고 파변상의 결정립도 매우 미세하였으며, 산확물 의 용집도 찾아보기 어려웠 나, 접합부 파단의 경우에는 파변의 굴곡이 비교척 심하고 연성 입계파괴의 형태를 보였￡며, 결정립도 모채부 파단의 경우에 비해 조대하였다. 조대하였다. 셋째, 주상기간 중 총 에너지 유입률 지수와 $Dst_{min}$ 사이에 높은 상관관계가 확인되었다. 특히 환전류를 구성하는 주요 입자의 에너지 영역(75~l13keV)에서 가장 높은(0.80) 상관계수를 기록했다. 넷째, 회복기 중에 일어나는 입자들의 유입은 자기폭풍의 지속시간을 연장시키는 경향을 보이며 큰 자기폭풍일수록 현저했다. 주상에서 관측된 이러한 특성은 서브스톰 확장기 활동이 자기폭풍의

• 한국재료학회:학술대회논문집
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• 한국재료학회 2003년도 추계학술발표강연 및 논문개요집
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• pp.25-25
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• 2003

안정화 지르코니아(Stabilized Zirconia)는 산화물 연료전지 (SOFC: Solid Oxide Fuel Cell), 전기화학식 가스센서 등에 널리 사용되고 있는 대표적인 고체전해질이다. SOFC의 효율향상 및 센서의 저온 동작을 위해서는 높은 이온전도도를 갖는 고체전해질이 요구된다. 안정화 지르코니아의 이온 전도도를 향상시키기 위해 MgO, CaO, $Y_2$O$_3$, Yb$_2$O$_3$, Sc$_2$O$_3$ 등의 안정화제가 첨가된 바 있으며, 이들 첨가제의 변화에 의한 전기전도도 향상 연구는 현재 성숙된 단계이다. 지르코니아 고체전해질의 안정화제가 정해진 상태에서 재료의 전기전도도를 향상시키는 다른 방법은 입계에서의 이온전도도를 높이는 것이다. 안정화 지르코니아는 입계가 입내에 비해 저항이 약 100-10000배 정도크기 때문에, 입계가 얇은 두께에도 불구하고 전해질의 저항에서 큰 역할을 한다고 알려져 있다. 일반적으로 입계의 Si-포함상 편석, 입계액상, 공간전하층등이 입계의 저항에 대한 원인으로 받아 들여 지고 있다.

• 소성∙가공
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• 제16권3호
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• pp.178-186
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• 2007

Rheo-forging process of aluminum alloy is suitable for large parts of net shape without defects and excellent mechanical properties in comparison with conventional die casting and forging process. To control the microstructure of the product with high mechanical properties in rheo-forming, solid fraction is required to prevent porosity and liquid segregation. Therefore, in rheo-forging process, die shape, pressure type and solid fraction are very important parameters. The defects such as porosity, liquid segregation and unfitting phenomena occur during rheo-forging process. To prevent these defects, mechanical properties and microstructure analysis of samples versus the change of pressure are carried out and the problem and its solutions are proposed. Also, the mechanical properties versus various pressures were compared with and without heat treatment. The alloys used for rheo-forming are A356 and 2024 aluminum alloy. The rheology material is fabricated by electromagnetic process with controlling current and stirring time.

• 한국결정성장학회지
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• 제5권4호
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• pp.306-317
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• 1995

수평 브릿지만법은 갈륨 비소 반도체 결정을 성장시키는데 많이 사용된다. 수평 브릿지만 법에 의하여 성장된 단결정 내에서 불순물 분포를 알아보기 위하여 성장 과정 중의 액상에서 열전달, 물질전달, 유체흐름과 고상에서 열전달을 의사 정상상태를 가정하여 2차원 및 3차원 모델을 세우고 유한요소법에 의하여 수치모사하였다. 이때 고-액 계면의 위치와 형태도해의 일부분으로 다른 해들과 동시에 구하였다. 2차원 단열 경계조건에서는 3차원의 계면이 2차원의 경우보다 덜 휘어졌고, 대류 강도는 비슷하였다. 대류강도의 증가에 따라 수직 편석은 최대값을 보였으나 계면이 2차원에서 더 휘어져 최대값은 2차원에서 대류 강도가 더 작을 때 나타났다.

• 한국소성가공학회:학술대회논문집
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• 한국소성가공학회 1999년도 고액공존금속의 성형기술 심포지엄(III) SYMPOSIUM ON SEMISOLID FORMING TECHNOLOGY(III)
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• pp.15-32
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• 1999

A relationship between stress and stain is very important to design a die to avoid defects of products during semi-solid forming process. Since the liquid will be of eutectic composition in alloys liquid segregation will result in significant or undesirable situation. The materials used in this experiment are A 357. A390, Al2024 alloys that is fabricated by the electro-magnetic stirring process from Pechiney in France. The compression test was performed by induction heating equipment and MTS. In order to prevent the liquid segregation these measured temperature would be useful to control of strain rate during compression test. The liquid segregation is controlled as change of the strain rate and solid fraction during the compression process, The characteristics of flow between solid and liquid phase considering liquid segregation is examined through the above experiments. In the case of medium and high volume fractions of solid the distribution of strain rate is calculated by using compression test data of semi-solid materials (SSM). The thixoforming experiments with the designed die are carried out successfully. The die filling patterns of SSM for variation of die temperature and pressing force have been investigated. The hardness of the thixoformed scroll products is evaluated in terms of the microstructure for each position.

• 한국정밀공학회:학술대회논문집
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• 한국정밀공학회 2005년도 추계학술대회 논문집
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• pp.649-652
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• 2005

It is reported that semi-solid forming process takes many advantages over the conventional forming process, such as long die lift, good mechanical properties and energy saves. Rheology material has a thixotropic, pseudo-plastic and shear-thinning characteristic. Therefore, general plastic or fluid dynamic analysis is not suitable for the behavior of rheology material. So it is difficult for a numerical simulation of the rheology process to be performed because complicated processes such as the filling to include the state of the free surface and solidification in the phase transformation must be considered. Moreover, it is important to predict the deformation behavior for optimization of net shape forging process with semi-solid materials and to control liquid segregation for mechanical properties of materials. In this study, so, molecular dynamics simulation was performed for the control of liquid segregation in compression experiment as a part of study on analysis of rheology forming process.

• 한국재료학회:학술대회논문집
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• 한국재료학회 2010년도 춘계학술발표대회
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• pp.26.2-26.2
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• 2010

최근에는 차세대 조명용 후보광원인 고출력 백색 LED를 개발하기 위한 경쟁이 치열하며, 이를 위해 업체가 고심하고 있는 가장 큰 문제 중의 하나가 칩에서 발생하는 열을 어떻게 관리하는가 하는 방열의 문제이다. 따라서, LED의 가장 큰 특징인 장수명을 손해보지 않기 위해서는 칩에서 발생되고 있는 열을 외부에 확산시키기 위한 기술 개발이 필수적이다. 다양한 방열소재 중 W-Cu 복합재는 W의 낮은 열팽창계수와 Cu의 높은 열전도도로 인해 방열소재로써 유망한 소재로 주목받고 있으나, 우수한 열적 특성을 발현하기 위해서는 고치밀화를 갖는 W-Cu 복합재 제조가 우선적으로 필요하다. W-Cu 복합체는 일반적으로 액상소결법을 통해 균일한 미세조직을 얻을 수 있으나, 열팽창계수를 낮추기 위해 Cu 함량이 적어지게 되면 치밀화가 어려우며 이를 해결하기 위해 나노입자를 갖는 분말을 이용하고자 하는 연구가 많이 진행되고 있다. 본 연구에서는 W과 Cu 산화물을 이용하는 것이 구성성분끼리의 편석이 발생하지 않으며, 소결성도 우수하여 양산화에 가장 접근한 방법으로 알려져 있다. 그러나, 지금까지의 얻어진 W-Cu 복합체의 경우, 분말상태에서의 얻어진 나노입자가 승온시에 마이크로 크기로 과도한 입자성장이 일어나기 때문에 소결 후에도 나노크기를 유지하기 어려울 뿐만 아니라, 구성상끼리의 응집체가 형성된다. 본 연구에서는 액상소결후에 W 입자가 Cu 기지내에 균일하게 분산되는 동시에 나노크기의 입자를 가지는 고분산 W-Cu 소결체를 얻고자 하였다. 이를 위해 금속산화물 분말의 분쇄를 위해 효과적인 방법으로 알려진 습식상태에서의 고에너지 볼밀링을 통하여 혼합된 텅스텐과 구리 산화물 분말의 수소환원공정을 통해 얻어진 100nm 이하의 입자를 가지는 W-20wt%Cu 나노복합분말을 출발분말로 사용하였다. W-20wt%Cu 나노복합분말의 성형체를 $1050^{\circ}C-1250^{\circ}C$의 온도범위에서 소결거동을 조사하였다. 그 결과, $1100^{\circ}C$ 온도에서 이론밀도에 가까운 소결밀도를 나타내었으며, 이는 기존에 비해 $100^{\circ}C$ 정도 치밀화 온도를 낮추는 결과이다. 소결체의 미세구조 관찰결과, 소결 후 약 200nm의 텅스텐 입자가 Cu내에 균일하게 분산되어 있었다. 제조된 W-Cu 시편에 대해서는 LED 응용성을 조사하기 위해 열전도도와 열팽창계수 등을 평가하였다.