모의 낙뢰시험에 의해 충격손상을 입은 탄소섬유강화플라스틱(CFRP) 복합재료의 잔류압축강도를 평가하는 시험(CAI) 중 손상부의 거동을 음향방출(AE)법으로 관찰하였다. CFRP 시편은 ITO 나노입자를 탄소섬유에 직접 코팅한 CFRP prepreg를 이용하여 만들었고, 모의 낙뢰시험은 고전압 대전류 인가장치(ICG)를 이용하여 시편에 10~40 kA의 충격파 전류를 인가하여 실시하였다. ITO 나노입자 코팅의 효과와 인가전류의 세기에 따른 손상영역의 크기와 잔류압축강도를 AE 거동과 연관하여 평가하였다. 손상영역의 크기는 초음파 C-scan 영상을 이용하여 측정하였으며, AE events 수와 AE event가 발생하기 시작할 때의 압축응력 수준을 연관시킨 결과 ITO 나노입자 코팅 CFRP의 경우 상대적으로 손상이 작고 훨씬 높은 용력수준에서 AE가 발생하기 시작하였다. CAI시험 중 AE측정은 실제로 낙뢰손상을 입은 복합재 동체 구조물의 손상된 정도를 구별하는 데 유용한 지표로 활용될 수 있음을 확인하였다.
비정질합금이 가지고 있는 우수한 기계적 성질과 화학적 특성을 부품소재에 표면개질을 목적으로 고속화염 용사법으로 대면적 코팅층을 형성하였고 내열성이 높은 자융성합금과 초경합금 성분들을 적절히 혼합하여 비정질기지 복합재료를 제조하여 코팅들의 미세조직 관찰과 나노인덴테이션을 이용한 미세표면의 기계적 거동을 분석하였다. 각 코팅층의 미세조직을 관찰한 결과, 단일상 비정질 코팅에는 미용융 입자와 lamellae 영역이 존재하고 자융성합금이 고용된 복합재에는 in-situ $Cr_2Ni_3$ 석출물, 자융성합금과 초경합금성분이 함께 혼합된 코팅층은 석출물과 ex-situ WC 강화입자가 공존하였다. 이들 미세표면의 기계적 거동은 제 2 상이 고용된 비정질 기지 복합재의 코팅층의 기계적 특성이 전체적으로 향상되었다.
Particles reinforced MMCs have many advantages over monolithic metals including a higher specific modulus, higher specific strength, better properties at elevated temperatures and better wear resistance. SiC$_p$/A16061 composites have good results in its mechanical properties. This work investigates SiC$_p$/A16061 composites in the microscopic view and compares the analytical results with the experimental ones. The discrepancy of the material properties between the reinforced particle, SiC$_p$, and the matrix material, A16061 appears to be so significant. Especially the coefficient of thermal expansion(CTE) of A16061 is 5 times larger than that of SiC$_p$. Thermal residual stress in MMCs is induced at high temperatures. The shape of particle is various but the theoretical model is not able to consider the nonuniform shape. Particle distribution is not homogeneous in experimental specimen. However, it is assumed to be homogeneous in simulation model. The shapes of particles are assumed to be not only perfect global but hexahedral shapes. The types of particle distribution are two - simple cubic array(SC array) and face-centered cubic array(FCC array).
접착제는 구조물에 두 가지 복합재료를 연결하는 데 사용된다. 과거의 연결방식인 볼트, 리벳, 그리고 핫 멜트 방식과는 다르게 접착제의 경우 위와 같은 재료를 필요로 하지 않는다. 이는 복합재료의 경량화 및 연결부위로 인한 응력 집중점이 없다는 장점이 있다. 본 연구에서는 아크릴계 및 비스페놀-A형 에폭시계 접착제, 더 나아가 탄소나노튜브 강화재를 투입했을 때에 기계적 및 계면특성을 파악하였다. 접착제 자체의 기계적 강도 변화를 보았고, 전단 및 전단 피로실험을 통하여 물리적 특성을 파악하였다. 전단 실험 후에 파단면을 반사현미경을 통하여 관찰하였다. 실험결과 비스페놀-A계 에폭시 접착제를 사용했을 때의 인장강도 및 기계적 피로 저항성이 아크릴 접착제 보다 좋은 것을 확인했다. 또한 탄소나노튜브 입자를 에폭시 접착제에 첨가했을 때 기계적 향상을 확인했다.
In the direct rolling processes for the mushy state alloy, a mushy state material which simultaneously contains liquid-solid phase is obtained from the exit port of stirring apparatus with a given solid fraction. This solid fraction is dependent on the temperature of within the solid-liquid range which shows to be controlled accurately by the experimental conditions for a given stirring apparatus. Rolling conditions for fabrication the fine surface strip were obtained from direct rolling experiment with mushy state alloys of Sn-75%Pb and aluminum alloy. Influence of solid fraction, rolling speed and initial roller gap on the state of strip surface and solidified structure was observed. We proposed theoretical model for prediction of rolling force, and we compared calculation result and experimental value measured with load cell.
The electro-magnetic stirring and mechanical process were applied to fabricate particulate metal matrix composites(PMMCs) with various particle size. The mechanical test on PMMCs was carried out in order to clarify the effect of 76 heat treatment on tensile behaviors. In order to study the thixoforming of PMMCs, fabricated billet are reheated by using the coil designed as a function of length between PMMC billet and coil surface, coil diameter and billet length. The effect of reinforcement distribution on billet temperature variation has been investigated with the calculated solid fraction theory based on a function of matrix alloy and volume fraction of reinforcement.
목적: 본 연구는 서로 다른 필러를 가지는 복합레진에서 표면 연마 정도에 따라 수종의 레진 표면 강화제(Surface sealant)를 도포했을 때 복합레진의 거칠기에 미치는 영향에 대해 연구해 보고자 한다. 연구 재료 및 방법: 미세입자형 복합레진(Metafil CX, Sun Medical Co.)과 혼합형 복합레진(AeliteTM LS posterior, Bisco)을 사용하여 직경 8 mm, 높이 4 mm의 시편을 레진당 60개씩 제작하고, 3개 군으로 나누어 주수 하에 600, 1000, 2000 grit 사포(Tamiya finishing abrasives, Tamiya Inc.)로 연마하였다. 연마된 표면의 표면 조도(Ra)값은 Surface Roughness Tester (SJ-301, Mytutoyo)를 이용해 측정하였으며 연마된 각 시편에 레진 표면 강화제인 BisCoverTM LV (Bisco), Optiguard® (Kerr), and Seal-n-ShineTM (Pulpdent)를 각각 제조사의 지시에 따라 도포하였다. 레진 표면 강화제 처리 전과 후에 시편의 표면 조도를 측정하였으며 주사전자현미경(JSM-7500, JEOL)과 원자현미경(MultiMode IV, Veeco Instruments)으로 관찰하였다. 결과: 600 grit 사포로 연마한 후 레진 표면 강화제를 처리한 군은 도포 전보다 더 낮은 표면 조도(Ra)값을 보였으나(P < 0.05), 1000, 2000 grit으로 연마한 군에서는 도포 전 후 간에 통계적으로 유의한 차이를 보이지 않았다. 레진 표면 강화제 제품 간 뚜렷한 거칠기 차이는 나타나지 않았다. SEM과 AFM으로 시편을 관찰 시 마무리와 연마 후 레진 표면에 형성된 미세한 결함이 레진 표면 강화제를 처리한 후 현저히 줄어드는 양상을 보였다. 결론: 본 연구 결과, 마무리와 연마 후 복합레진 표면이 거친 경우에는 레진 표면 강화제의 도포가 미세한 결함을 채워서 거칠기에 영향을 줄 수 있지만 복합레진 표면의 연마 상태가 우수한 경우 레진 표면 강화제의 도포가 거칠기에 크게 영향을 주지 않음을 보여준다.
Aluminium-silicon alloy(JIS AC8A) matrix composites reinforced with SiC particles were fabricated by spray-cast forming process, and the microstructure of powders and preforms produced were studied by using an optical and scanning electron microscopy. SiC particles were co-sprayed by mixed phase injection method during the spray casting process. Most of the composite powders formed by this mixed phase injection method exhibit morphology of particle-embedded type, and some exhibits the morphology of particle attached type due to additional attachment of the SiC particles on the surface of the powders in flight. The preforms deposited were resulted in dispersed type microstructure. The pre-solidified droplets and the deposited preform of SiC-reinforced aluminium alloy exhibit finer equiaxed grain size than that of unreinforced aluminium alloy. Eutectic silicons of granular type are crystallized at the corner of the aluminum grains in the preforms deposited, and some SiC particles seem to act as nucleation sites for primary/eutectic silicon during solidification. Such primary/eutectic silicons seem to retard grain growth during the continued spray casting process. It is envisaged from the microstructural observations for the deposited preform that the resultant distribution of SiC injected particles in the Al-Si microsturcture is affected by the amount of liquid phase in the top part of the preform and by the solidification rate of the preform deposited.
The influences of Cu and Mg addition on wear properties of SiC particulate reinforced Al-Si metal(alloy) matrix composites were investigated. Metal matrix composites were prepared by combination of compocasting and hot pressing techniques. The main results obtained are as follows : 1) The composite with Mg addition exhibits letter wear resistance than that with Cu addition. It is considered that Mg addition improved wettability of matal matrix composite by the strong segregation to the SiC / Al matrix interface. 2) After homogenization treatment, it was found that the interfacial segregation of Mg was predominant, while that of Cu was not detected. 3) The SiC / Al-11Si eutectic composite exhibits better wear resistance than the SiC / Al-6Si hypoeutectic composite does. 4) It seems that the increase in the amount of Mg addition affects on the uniform dispersion of SiC particulates, on the refinement of microstructure and on age hardening and these effects cause wear resistance improvement of composites.
Particle-reinforced metal matrix composites via the Osprey spray casting process were fabricated by injecting second phase particles of $Al_2O_3$(<$40{\mu}m$) and W($6{\mu}m$) into the spray of Cu droplets, and the thermal behaviors of the composite droplets during flight were considered theoretically on the basis of mixing modes between the Cu droplets and the reinforced particulates injected. It was found that the W-injected spray is comprised of particle-embedded droplets, and the $Al_2O_3-injected$ spray comprises particle-attached droplets. From the predicted results of the thermal behaviors of the composite droplets and preforms produced, it is concluded that the thermal behaviors of the composite droplets during flight, and during the subsequent deposition are strongly influenced by its mixing modes between the reinforced particulates and Cu droplets during flight.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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