• Proceedings of the KWS Conference
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• 2010.05a
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• pp.79-79
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• 2010

저온용 무연 솔더의 대표 조성으로 고려되고 있는 Sn-58Bi(융점: $138^{\circ}C$) 공정(eutectic) 조성은 우수한 강도에도 불구하고 연성(ductility) 측면에서의 문제점이 지속적으로 보고되고 있다. 따라서 이 합금계의 연성을 최대로 개선시킬 수 있으면서도 실제 상용화가 가능한 합금 조성의 개발 연구가 요청된다. 본 연구에서는 Sn-Bi 2원계 조성에서 최대의 연성을 나타내는 것으로 보고된 Sn-40Bi 조성에 미량의 합금원소를 첨가함으로써 최대의 연성을 확보하는 한편, 그 연성 특성이 변형속도에 어느 정도 민감한지를 인장 실험을 통해 결정하고자 하였다. 합금원소로는 0.1~0.5 wt%의 Ag, Mn, In, Cu를 선택하였으며, 인장 시편을 제조하여 $10^{-2}$, $10^{-3}$, $10^{-4}\;s^{-1}$의 3종류로 변형속도를 변형시켜가며 응력-변형 곡선(stress-strain curve)을 측정하였고, 조성별, 변형속도별로 최대인장강도(ultimate tensile stress, UTS) 및 연신율 결과들을 정리하였다. 합금원소를 첨가한 조성의 경우는 모든 시험 조건에서 Sn-40Bi보다 우수한 연신률을 나타내는 것으로 측정되었으나, $10^{-2}\;s^{-1}$의 빠른 변형속도에서는 그 향상 정도가 상대적으로 감소하는 경향이 관찰되었다. 특히 Sn-40Bi-0.5Ag 조성의 경우 느린 변형속도에서 특히 눈에 띄는 연신률 값을 나타내며, 모든 변형속도 조건에서 가장 우수한 연성을 나타내었다. 한편 Sn-40Bi-0.1Cu 조성의 경우 변형속도에 따른 연신률의 변화 정도, 즉, 변형속도에 따른 연신률의 민감도가 매우 커 $10^{-4}\;s^{-1}$ 속도에서는 Sn-40Bi-0.5Ag에 버금가는 연신률 값이 측정되었으나, $10^{-2}\;s^{-1}$ 속도에서는 가장 나쁜 연신률 특성을 보여주었다. Sn-40Bi-0.2Mn 조성은 최고의 연신률 향상 특성을 나타내지는 않았으나, In을 첨가한 경우보다는 대체적으로 우수한 연성을 나타내었다. 이상의 각 합금별 연성 특성은 인장시험 전의 미세조직 관찰 결과와 인장시험 후 파면부의 조직변화 관찰 결과로부터 해석되었다. 그 결과 석출상의 형성 여부, 인장 시험 중 재결정 조직의 형성 여부, 라멜라(lamellar) 조직의 분율과 라멜라 간격(lamellar spacing)의 정도 또는 $\beta$-Sn과 라멜라 조직 사이의 결정립계와 라멜라 조직 내 결정립계에서의 슬라이딩 모드(sliding mode) 변형 정도, 석출상의 크기와 분포 정도 등이 연신률 및 변형속도 민감도와 같은 연성 특성에 가장 큰 영향을 미치는 인자인 것으로 분석되었다.

• Proceedings of the KWS Conference
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• 2010.05a
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• pp.80-80
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• 2010

전자제품의 소형화, 경량화, 고집적화가 심화됨에 따라 전자제품을 구성하는 회로의 미세화 또한 요구되고 있다. 이러한 요구는 경성회로기판 (rigid printed circuit board, RPCB) 뿐만 아니라 연성회로기판 (flexible printed circuit board, FPCB) 에도 적용되고 있으며 이에 대한 많은 연구 또한 이루어지고 있다. 연성회로기판은 일반적으로 절연층을 이루는 폴리이미드 (polyimide, PI)와 전도층을 이루는 구리로 이루어져 있다. 폴리이미드는 뛰어난 열적 화학적 안정성, 우수한 기계적 특성, 연속공정이 가능한 장점을 가지고 있으나, 고온다습한 환경하에서 높은 흡습성으로 인해 전도층을 이루는 구리와의 접합특성이 저하되는 단점 또한 가지고 있다. 또한 전도층을 이루는 구리는 고온다습한 환경하에서 산화 발생이 용이하기 때문에 접합특성의 감소를 야기할 수 있다. 따라서 본 연구에서는 고온다습한 조건하에서 sputtering and plating 공정을 통해 순수 Cr seed layer를 가지는 연성회로기판의 seed layer의 두께와 시효시간의 변화로 인해 발생하는 접합특성의 변화를 관찰하고 분석하였다. 본 연구에서는 두께 $25{\mu}m$의 일본 Kadena사(社)에서 제작된 폴리이미드 상에 sputtering 공정을 통해 순수 Cr으로 이루어진 각각 두께 100, 200, $300{\AA}$의 seed layer를 형성한 후 전해도금법을 이용, 두께 $8{\mu}m$의 구리 전도층을 형성한 시료를 사용하였다. 제작된 시료는 고온다습한 환경하에서의 접합 특성의 변화를 관찰하기 위하여 $85^{\circ}C$/85%RH 항온항습 조건하에서 각각 24, 72, 120, 168시간 동안 시효처리 한 후, Interconnections Packaging Circuitry (IPC) 규격에 의거하여 접합강도를 측정하였다. 시료의 전도층은 폭 3.2mm 길이 230mm의 패턴을 가지도록, 절연층은 폭 10mm, 길이 230mm으로 구성되었으며 이를 50.8mm/min의 박리 속도로 각 시편당 8회의 $90^{\circ}$ peel test를 실시하였다. 파면의 형상과 화학적 조성을 분석하기 위해 SEM (Scanning electron microscope)과 EDS (Energy-dispersive X-ray spectroscopy)를 사용하였으며, 파면의 조도 측정을 위해 AFM (Atomic force microscope)을 사용하였다. 또한 계면의 화학적 결합상태를 분석하기 위해 XPS (X-ray photoelectron spectroscopy)를 통해 파면을 관찰 분석하였다.

• Journal of Welding and Joining
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• v.35 no.1
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• pp.9-15
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• 2017

IMicrostructure evolution and tensile property in the weld heat-affected zone (HAZ) of austenitic Fe-30Mn-9Al-0.9C lightweight steels were investigated. Five alloys with different V and Nb content were prepared by vacuum induction melting and hot rolling process. The HAZ samples were simulated by a Gleeble simulator with welding condition of 300kJ/cm heat input and HAZ peak temperatures of $1150^{\circ}C$ and $1250^{\circ}C$. Microstructures of base steels and HAZ samples were observed by scanning electron microscopy (SEM) and transmission electron microscopy (TEM), and their mechanical properties were evaluated by tensile tests. The addition of V and Nb formed fine V and/or Nb-rich carbides, and these carbides increased tensile and yield strength of base steels by grain refinement and precipitation hardening. During thermal cycle for HAZ simulation, the grain growth occurred and the ordered carbide (${\kappa}-carbide$) formed in the HAZs. The yield strength of HAZ samples (HAZ 1) simulated in $1150^{\circ}C$ peak temperature was higher as compared to the base steel due to the formation of ${\kappa}-carbide$, while the yield strength of the HAZ samples (HAZ 2) simulated in $1250^{\circ}C$ decreased as compared to HAZ 1 due to the excessive grain growth.

• Laser Solutions
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• v.7 no.2
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• pp.19-26
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• 2004

The effect of shield gas on the weldability, mechanical properties and formability of CO2 laser weld joint in 600MPa grade high strength steel was investigated. Bead on plate welds were made under various welding speed and shield gas. Tensile test was carried out under the load of perpendicular and parallel direction to the weld line, Formability of the joint was evaluated by Erichsen test. As the welding speed increases, the porosity fraction decreases. The porosity fraction in the joint used Ar-$50\%He$ mixed gas as a shield gas was lower than that of the joint used Ar gas. Hardness at the weld metal of full penetrated joint was nearly equal to that of water quenched raw metal. In a tensile test under a perpendicular load to the weld axis, strength and elongation of joint produced by optimum condition were nearly equal to those of base metal. However, the strength of joint in a tensile test under a parallel load to weld axis was higher than that of raw metal, but the elongation of joint was lower than that of raw metal. Elongation and formability were further increased by the method of using Ar+He mixed gas as a shield gas as compared with Ar gas. Formabilities of joints were recorded ranging from $58\%\;to\;70\%$ of that of base metal with different shield gases.

• 한국방재학회:학술대회논문집
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• 2011.02a
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• pp.184-184
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• 2011

선로의 레일은 재료적인 특성과 현장의 많은 주변 요소에 의한 불확실성이 매우 높은 시스템으로 결함의 위험이 상존한다. 결함 발생과 조치에 따라 영업손실로 이어지므로 레일 결함 발생과 동시에 적절한 조치가 요구된다. 따라서 레일결함 발생 시 레일교환시기를 파악하는 것이 선로관리비용을 줄일 수 있으며 레일교환에 대한 신속한 판단을 위함 관리기준을 정립하는 것이 요구된다. 현재 국내에서 고속선의 경우 관리 기준이 있으나, 일반철도는 없는 실정이다. 본 연구는 차후 일반철도 180km/h 속도상승을 계획하고 있는 현 시점에 국외 관리기준을 분석하여 결함관리기준을 정립에 기여하고자 한다. 국내의 경우, 2004. 4. 1 프랑스 기술을 전수받아 개통한 고속선은 프랑스 레일관리기준을 적용한 "레일손상 등급별 관리기준"을 제정하여 레일관리를 시행하고 있다. 국외의 경우, INNOTRACK프로젝트 안에서 관련된 다른 IM(Infrastructure Managers, 사회기반시설 관리자들)에게 최근의 활동과 변화의 이해를 제공하기 위해서, 선택된 결함들의 최소조치들의 조사가 Network Rail, OBB, Prorail, Banverket 그리고 DB에서 수행되고 있으며 UIC 지침에도 포함되고 있다. 모든 최소조치 원칙은 초음파나 육안에 의해 발견된 길이나 초음파 또는 와류탐상기(eddy current system)를 이용한 깊이에 대한 제한(limits)을 준다. 또한 침목과 이음매 또는 용접부에 관한 위치에 관한 결함의 제한이 있다. 명시된 기간은 즉각적일 수도 있으며, 보통 속도 제한이나 비상 죔쇠(Clamps)같은 경감시키는 수단에 적용될 수 있으며, 또는 더 긴 기간이 될 수도 있다. 더 긴 기간들은 수리나 레일 교체를 통하여 선로로부터 결함이 제거되어야 하는 최대의 시간이다. 본 연구에서는 Transverse Breaks, Squats, Head Checks 3가지 결함 유형에 대해 각 국에서 사용하는 최소 조치를 비교하여 분석하였다. 분석결과, 유럽에서는 레일결함에 대하여 깊이 있는 연구를 통하여 관리기준을 정하여 관리하고 있으며 이에 따라 상세하고 구체적인 레일 관리가 가능하므로 효율적이며 안전성이 제고되는 것으로 판단된다. 차후 일반철도의 180km/h 속도상승을 계획하고 있는 현 시점에서 국내철도 일반선 여건에 적합한 레일결함관리기준을 정립하기 위한 추가적인 연구가 필요할 것으로 판단된다.

• Journal of the Korean Society for Heat Treatment
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• v.12 no.4
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• pp.303-312
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• 1999

An investigation of the CrMoV rotor steel weldment which experienced by cyclic thermal aging heat treatment and as-received condition was performed. This evaluation was carried out to confirm whether this type of weldment is appropriate for the service environment in terms of microstructural examinations, microhardness measurements and tensile tests. The cyclic thermal aging heat treatment, containing continuous heating and cooling thermal cycle was programmed to simulate the real rotor service condition. The heat treatment was performed for 40 cycles(5920hrs). The results indicated that the weldment was composed of 4 different regions such as heat affected zone of the base metal, butter weld(initial weld), full thickness weld(final weld) and the base metal. The double welding process was applied to eliminate the susceptibility of reheat cracking at heat affected zone of base metal. The grain refinement at the HAZ due to the welding process could reduce the possibility of cracking susceptibility, but its tensile properties was appeared to be low due to the weld metal in as-received condition. The benefit effect, grain refinement was extended with carbides coarsening during the cyclic thermal aging heat treatment. However the poor mechanical properties of the weldment was more degraded as undergoing the heat treatment.

• Journal of Welding and Joining
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• v.33 no.6
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• pp.6-12
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• 2015

Thermal fatigue life of the automobile exhaust manifold is directly affected by the restraint force according to the structure of exhaust system and bead shape of the welded joints. In the present study, the microstructural changes and precipitation behavior during thermal fatigue cycle of the 18wt% Cr ferritic stainless steel weld heat affected zone (HAZ) considering restraint stress were investigated. The simulation of weld HAZ and thermal fatigue test were carried out using a metal thermal cycle simulator under complete constraint force in the static jig. The change of the restraint stress on the weld HAZ was simulated by changing the shape of notch in the specimen considering the stress concentration factor. Thermal fatigue properties of the weld HAZ were deteriorated during cyclic heating and cooling in the temperature range of $200^{\circ}C$ to $900^{\circ}C$ due to the decrease of Nb content in solid solution and coarsening of MX type precipitates, laves phase, $M_6C$ with coarsening of grain and softening of the matrix. As the restraint stress on the specimen increased, the thermal fatigue life was decreased by dynamic precipitation and rapid coarsening of the precipitates.

• Journal of the Korean Society for Nondestructive Testing
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• v.13 no.4
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• pp.25-31
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• 1994

A system for EMAT, which generates ultrasound by electro-magnectic forces and performs nondestructive testing in noncontact, was established. By linking it with a 3 axis scanning system and a data acquisition and processing system the automation of EMAT testing was attempted. A EMAT sensor was fabricated and the directivity pattern of it was measured. To be suitable automation, it has a transmitter and a receiver in one case and the main beam direction of it can be controlled by the frequency of driving signal. A program which controls the EMAT system, the 3 axis scanner and the data acquisition and processing system was developed. It also processes acquired data and displays the processing results. IBM-PC/AT compatible PC was used as main controller and the stratage of the program is emulation of real devices on the PC monitor. To provide the performance of the established EMAT system, two aluminium blocks containing artificial flaws and a welded aluminium block were tested. The result of the tests were satisfactory.

• Proceedings of the KWS Conference
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• 2010.05a
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• pp.81-81
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• 2010

전자 패키징은 미세화, 경량화, 저가화를 지향하고 신뢰성의 향상을 위해 발전해 왔다. 이러한 경향은 전자부품 자체의 성능 향상 뿐 아니라 전자부품을 장착, 고정할 수 있게 하는 인쇄회로 기판(PCB : Printed Circuit Board)의 성능에 많은 관심을 가지게 되었다. 전기적 신호의 손실을 줄이기 위해 전기, 전자 산업체에서는 가볍고 굴곡성이 우수한 연성인쇄회로기판(FPCB : Flexible PCB)과 가격이 싸고 신뢰성이 입증된 경성인쇄회로기판(RPCB : Rigid PCB)이 그 대상이다. 본 논문에서는 이 PCB중에서도 RPCB와 FPCB간의 열압착 방식으로 접합 시 전극간의 접합 양상을 보았다. 이 열압착 방식은 기존에 PCB를 접합하는데 사용하고 있는 connector를 이용한 체결법을 대체하는 기술로써 솔더를 중간층(interlayer)로 이용하여 열과 압력으로 접합하는 방식이다. 이 방식을 connector를 사용하는 방식에 비해 그 부피가 작고 I/O개수에 크게 영향 받지 않으며 자동화 공정이 쉬운 장점을 가지고 있다. 접합의 대상 중 RPCB의 경우는 무전해 니켈 금도금(ENIG : Electroless Nickle Immersion Gold)로 제작하였으며 FPCB의 경우는 ENIG와 유기보호피막(OSP : Organic solderability preservation) 처리하였다. 실험에 사용한 PCB는 $300\;{\mu}m$ pitch의 미세피치이며 솔더의 조성은 Sn-3.0Ag-0.5Cu (in wt%)과 Sn-3.0Ag (in wt%)를 사용하였다. 접합 온도와 접합 시간 그리고 접합 압력에 따라 최적의 접합 조건을 도출하였다. 접합 강도는 $90^{\circ}$ Peel Test를 통해서 측정하였으며 접합면 및 파괴면은 SEM과 EDS를 통하여 분석하였다.

• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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• v.34 no.8
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• pp.1068-1073
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• 2010

A welding neck flange is widely used for an interconnection between pipes. It is produced by a hot forging process, and required high yield strength under the high pressure condition, like a deep-sea. Generally, to increase yield strength, a increasing of carbon content is used, however a carbon content of welding neck flange is limited to 0.47. So, in this study, a strengthening by grain refinement without changing carbon content is used to increase yield strength. Taguchi method and FEM are used for the optimization of forging process and the experiment for the yield strength of the prototype with the optimal forging process is performed for validity.