• 자원리싸이클링
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• 제30권4호
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• pp.20-26
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• 2021

태양전지용 실리콘은 주로 반도체급 실리콘 제조공정에서 발생하는 규격외 실리콘을 사용하여 왔다. 태양전지의 보급 활성화를 위해서는 보다 저렴한 정제 공정의 개발이 필요하다. 태양전지용 실리콘을 위한 저비용이면서 효율적인 방법은 금속급 실리콘을 정제하여 고순도화하는 것이다. 본 연구에서는 금속급 용융 실리콘 중의 Fe를 제거하기 위해 고주파 유도로 중에서 일방향 응고를 실시하였다. 실험조건과 실험결과를 유효 편석계수, Scheil 식 및 Peclet 수로 평가하였다. 시료의 하강속도가 감소함에 따라 불순물의 매크로 편석과 잉곳의 순도가 증가하였다. 이러한 결과는 시료의 하강속도 감소에 따른 유효 편석계수의 감소에 의한 것으로 생각된다.

• 한국재료학회:학술대회논문집
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• 한국재료학회 2009년도 추계학술발표대회
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• pp.19.2-19.2
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• 2009

금속을 용해 응고시킬 때 생성되는 소위, 주조 결함이나 소결금속 내의 기공은 재료의 성능이나강도를 현저하게 낮추는 결함으로서 예전부터 기피되어 왔다. 또한, 재료공정에있어서도 여하의 기공이나 기포가 없는 치밀한 고강도 및 고기능성 재료를 개발하는 것에 최대한의 주의와 관심을 기울여 왔다. 그렇지만, 우리가 자연계의 천연물이나 인공물을 둘러보면 그 대부분이다공질임을 쉽게 눈치챌 수 있다. 예를 들어 목재, 지엽등의 생물을 시작해서 콘크리트 등의 인공물, 우리 체내의 뼈도 전형적인 다공질구조로 구성되어 있다. 이러한 구조로부터 재료의 재질제어 이외에 구조제어라는 새로운 어프로치를 고려할 수 있고, 최근 들어, 금속재료에 있어서도 이러한 다공질구조에 관한 연구가활성화되어 충격흡수재, 생체재료, 베어링재료 등의 다양한응용이 전개되고 있다. 특히, 원주상의 방향성 기공을 갖는 로터스금속은 기존의 복잡한구조의 다공질금속보다 뛰어난 기계적 성질을 갖는다. 이러한 다공질금속은 일방향응고할 때 생성하는 과포화가스원자를 석출시켜 기공을 일방향으로 성장시킨다. 즉, 융점에서의 고상과 액상의 가스 용해도 차를 이용하는 것으로서 응고시에 고용할 수 없는 가스원자가 기공을 형성한다. 이와같이 제조한 방향성 다공질금속은 BT (인플란트, 생체적합성, 저탄성, 경량), ST (초음속기엔진부품, 경량), IT (고성능수냉모듈), ET(고온촉매, 필터)의 분야로의 응용이 기대된다. 본 강연에서는 방향성 다공질금속의 제조법, 특성 및 응용을 포함하여그 동안의 연구성과 및 앞으로의 과제 등을 소개하고자 한다.

• 한국주조공학회지
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• 제5권2호
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• pp.118-124
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• 1985

The thickness ranges and conditions to form the supersaturated solid solution in Al-Cr alloys were investigated with various rapid solidification conditions. Al-Cr alloys, rapidly solidified by using the small droplet chill quenching method, were examined by means of micro-vickers hardness, lattice parameter, thermal analysis and microscopic observation. The results obtained were as follows; 1. With the increase of solidification rate, the solidified structures were changed to intermetallic compound + solid solution, incompletely supersaturated solid solution, completely supersaturated solid solution, in turn. 2. The minimum solidification rate required to form completely supersaturated solid solution was $2.5{\times}10^{-2}cm/sec$, $3.6{\times}10^{-2}cm/sec$ and $6.0{\times}10^{-2}cm/sec$ for Al-1.0wt%Cr, Al-1,2wt%Cr and Al-1.5wt%Cr, respectively. 3. The maximum distance from the chill surface required to form completely supersaturated solid solution was 5mm, 1.3mm and 0.3mm for Al-1.0wt%Cr, Al-1.2wt%Cr and Al-1.5wt% Cr, respectively.

• 대한기계학회논문집
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• 제18권7호
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• pp.1818-1832
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• 1994

Transport process during solidification of an AI-CU alloy in a vertical annular mold of which inner wall is cooled is numerically simulated. A model which can take account of local density dependence on the solute concentration is established and incorperated in the analysis. Results show that thermally and solutally induced convections are developed in sequence, so that there is little interaction between them. Thermal convection effectively removes the initial superheat from the melt and vanishes as solidification proceeds from the cooling wall. On the other hand, solutal convection which is developed later over the meshy and the pure liquid regions leads to large-scale redistribution of the consituents. The degree of the initial superheating hardly affects overall solidification behavior except the early stage of the process, when the cooling rate is kept constant. Macrosegregation is reduced remarkably with increasing cooling rate, because not only the liquidus interface advances so quickly that time available for the solute transport is not enough, but also the interdendritic flow is strongly damped by rapid crystal growth within the mushy region.

• 한국마이크로전자및패키징학회:학술대회논문집
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• 한국마이크로전자및패키징학회 2003년도 기술심포지움 논문집
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• pp.114-117
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• 2003

본 연구에서는 계산을 통해 나온 Sn-Ag-Cu 삼원계 공정점(Sn-3.7Ag-0.9Cu)을 바탕으로 그 근처의 응고경로가 다른 6가지 조성(Sn-4.6Ag-0.4Cu, Sn-4.9Ag-1.0Cu, Sn-3.9Ag-1.3Cu, Sn-2.2Ag-1.2Cu, Sn-2Ag-0.7Cu, Sn-2.7Ag-0.3Cu)에 대한 솔더합금의 미세조직을 관찰하였다. 응고경로는 $L\;\rightarrow\;L+Primary\;\rightarrow\;L+Primary+Secondary\;\rightarrow\;Ternary\;Eutectic+Primary+Secondary$로 되며 6가지 경우를 예상할 수 있다 솔더합금의 미세조직은 느린 냉각으로 인하여 빠른 냉각, 보통 냉각에 비해 상대적으로 커다란 $\beta-Sn$ dendrite를 보였고 $Ag_3Sn,\;Cu_6Sn_5$과는 다르게 $\beta-Sn$는 약 $30^{\circ}C$의 과냉(DSC분석)이 존재하게 되어 Sn-4.6Ag-0.4Cu의 경우에는 $Ag_3Sn$상이, Sn-2.2Ag-1.2Cu의 경우에는 $Cu_6Sn_5$가 과대성장을 하였다. 솔더의 기계적 특성을 살펴보고자 Cu 기판위에서 각 조성의 솔더볼을 솔더링한 후 다양한 냉각 속도를 적용하여 reflow 솔더링을 하고 솔더/기판 접합에 대한 전단 강도 시험을 실시했다. 냉각 속도가 빠를수록 $\beta-Sn$의 dendrite가 미세해져서 높은 전단 강도를 보였고 6가지 조성의 솔더볼중 공정조직 분율이 낮은 Sn-2Ag-0.7Cu 조성의 경우에서 낮은 전단 강도가 나타났다.

• 대한기계학회논문집
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• 제16권6호
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• pp.1205-1215
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• 1992

본 연구에서는 1차원 상변화문제를 확장하여 사각형 주형내에서의 접촉열저항 을 고려한 2차원 상변화문제를 해석하고자 한다.즉 고상/액상 경계면인 상변화면을 추적하기 위하여 온도수식법(temperature formulation method)을 적용시 나타나는 복 잡성을 극복하기 위하여 제시된 엔탈피법을 이용하여 순수물질의 경우 뿐만 아니라 2상영역이 존재하는 합금에서의 온도분포, 상변화면의 이동속도 및 총응고에 소요되는 시간등의 열적특성을 해석하며, 또한 이러한 열적특성에 영향을 미치는 매개변수를 도출하고자 주형의 형상, 주형 외벽에서의 열전달계수, 접촉 열전달계수, 주형의 열전 도계수 및 주물의 초기온도등의 변화에 따른 효과를 고찰한다.

• 한국소성가공학회:학술대회논문집
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• 한국소성가공학회 1999년도 압출 및 인발 심포지엄
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• pp.66-74
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• 1999

일반적으로 압출용 빌렛트제조에는 빌렛트상하의 품질변화로 수평연속주조법이 사용되지 않고 있지만 전자기교반법을 이용할 경우 이러한 단점이 없어진다. 따라서 전자기교반장치를 설치한 수평연속주조장치를 이용하여 연주빌렛트를 제조하였다. 최대자속밀도가 1000Gauss 인 전자기교반장치를 설계 제작하였으며, 간접냉각방식의 흑연몰드에서 알루미늄합금을 사용하여 건전한 연주빌렛트를 제조할 수 있는 여러 공정조건을 조사 검토하여 직경 70mm의 기포가 없고 표면이 미려한 등축정을 가진 연주빌렛트를 제조하였다. 인출속도에 따른 수평 연속주조 빌렛트의 표면, 용탕유동라인 및 조직을 검토한 결과 평균인출속도 20mm/min에서 40mm/min까지 아주 미려한 표면특성을 가졌으며, 인출속도가 빠르면 유동라인이 표면에서 중심 쪽으로 완만한 기울기를 가지게 되어 표면응고층이 얇아져 빌렛트가 고액계면에서 끊어지게 되며, 조직미세화는 인출속도가 클수록 미세화되었으나, 결정구상화정도는 인출속도가 빠를수록 악화되었다.

• 한국재료학회지
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• 제18권11호
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• pp.577-582
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• 2008

Directional solidification experiments were carried out at $1-300\;{\mu}m/sec$ solidification rates in the single crystal superalloy, CMSX 10. The solid/liquid interface morphology changed from planar to dendritic, and the dendrite spacing became finer as the solidification rate increased. The pool size of the ${\gamma}/{\gamma}'$ eutectic, formed between dendrites, reduced as the solidification rate increased. The phase formation temperatures, such as the solidus, liquidus and eutectic, were estimated by differential scanning calorimetry (DSC) analysis. The morphology of the ${\gamma}/{\gamma}'$ phase, known to be eutectic, showed ${\gamma}'$ cells with a $\gamma$ intercellular network, and this ${\gamma}/{\gamma}'$ was composed of coarse and fine ${\gamma}/{\gamma}'$ regions. In this study, it is suggested that the ${\gamma}/{\gamma}'$ phase was a coupled peritectic.The solidification procedure of the ${\gamma}/{\gamma}'$ between dendrites is also discussed.

• 한국주조공학회지
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• 제11권6호
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• pp.491-497
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• 1991

Vanadium은 비중이 6.09로써 비교적 무거운 금속에 속하나 Al을 30wt% 이내로 첨가하여 $Ni_3Al$ 및 TiAl와 유사한 비강도가 크며 내열성을 지니는 V-Al합금을 얻을 가능성을 지니고 있다. 본 연구에서는 V-Al합금에 Si, Y, Ti, B등 제3원소를 첨가함에 따르는 미세 응고조직의 거동과 기계적 성질을 조사하였다. 알곤 분위기에서 제조된 V-30%Al합금은 상온에서 고용체와 취성이 큰 금속간 화합물인 $VAl_3$등 2상으로 존재하므로 용체화 처리 과정이 요구되며 24시간 이상 장시간 열처리에 의하여 단일 고용상을 이룰 수 있었다. 규소의 첨가는 금속간 화합물의 형성과 아울러 합금의 경도를 크게 증가시키는 경향을 나타내며 B을 0.3%정도가지 첨가할 때 경도가 낮아지는 현상이 관찰되었다. �c칭된 V-30%Al 합금은 입계면을 따라 decohesive rupture 현상을 나타내며 입자간 파괴 현상도 일부 관찰되었다.

• 한국주조공학회지
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• 제42권2호
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• pp.77-82
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• 2022

일방향응고 초내열합금 CM247LC의 응고조건에 따른 조직과 기계적 특성을 고찰하기 위해 초기 응고조건을 인위적으로 변화시켜 일방향응고를 진행하였다. 초기 응고 조건은 알루미나 판의 삽입, 접종재의 삽입, Ni foil의 삽입과 냉각판에 직접 주입 등으로 조절하였으며, 이에 따라 초기 결정립의 수의 많은 차이를 보였으며 응고방향과 평행으로 성장하는 결정립의 형태 및 γ' 석출상의 크기 등에서도 많은 차이를 보였다. 냉각속도가 빠른 용탕의 냉각판에 직접 주입한 경우 많은 결정립, 미세한 γ'상 및 γ-γ'공정상 등이 나타났다. 빠른 냉각은 고체/액체 사이의 온도구배를 증가시켜 일방향응고 후 1차 수지상 간격을 미세하게 함으로써 우수한 인장특성을 갖게 하였다.