dynamic strain gage와 12bit AD(analog to digital converter)를 이용한 새로운 제진특성 측정 장치를 제작하였다. 이 장치를 이용하여 일반재료와 고제진재료의 제진특성을 연구하였다. 또한 열처리 조건, 초기 진동 진폭, 그리고 내부응력의 변화에 따른 SDC(specific damping capacity)변화에 관하여 연구하였다. 일반재료와 제진재료의 비교에서, 제진재료는 진동을 가한 후 0.4초 이내에 진동 진폭이 거의 사라졌지만, 같은 시간에 일반재료의 진동 진폭은 거의 감소하지 않았다. Fe-16wt. %Cr계 합금의 제진 특성은 노냉일 때 SDC max 가 40%이상이었고, Fe-5.5wt.%Ai합금의 제진 특성은 공냉일 때 SDC max값이 30%이상이었다. 초기 진동 진폭이 증가할수록 최대 제진 특성치는 낮은 진동 진폭 영역으로 이동하였다. 제진 특성은 내부 응력이 증가할수록 급격한 감소를 보였으며, 본 연구에서 개발한 제진측정 장치는 낮은 진동 진폭의 영역에서 정확한 제진 특성 측정이 가능하였다.
Fe-5.7% Al 합금에 탄소 및 미량 합금원소를 첨가하고 그 제진특성 변화를 결정립 크기 및 자기적 특성과 관련하여 관찰하였으며, 탄소의 거동을 XRD 및 EDS로 조사하였다. 이 합금은 강자성형 제진 양상을 나타냈고, 제3원소 첨가는 그 SDC를 악화시키며 특히 탄소는 현저하였다. 제진 특성은 결정립 크기와는 직접적인 상관관계가 없었고, 자기이력곡선 면적은 상관관계가 있었다. 탄소가 이 합금의 제진특성을 악화시키는 원인은 고용탄소에 의한 $90^{\circ}$ 자구벽의 고착이 주원인이었으며, 탄화물도 자구벽의 이동을 방해할 것이므로 제진특성에 악영향을 미치는 것으로 해석되었다.
4종류의 Fe-Al 제진합금의 3.5% NaCl 염수에서의 부식특성을 냉간압연강판 및 순수한 티타늄과 함께 연구하였다. 티타늄의 경우 부동태현상이 관찰되었으나 Fe-Al 제진함금과 냉간압연강판의 경우 부동태현상이 관찰되지 않았다. 탄소 함유량이 적을수록 부식속도가 낮은 값을 나타내었다. 그러나 제진특성 향상을 위하여 첨가한 Mn은 고철에서는 부식속도를 저하시키는 효과를 보았으나 전해철에서는 부식속도를 오히려 증가시키는 경향을 보였다. Fe-Al 제진합금의 부식속도는 순수한 티타늄보다는 높은 값을 보였지만 냉간압연강판보다는 훨씬 낮은 값을 나타내었다.
Fe-5.7%Al-1.1%Cr-0.5%Si 및 여기에 0.12wt.%C가 함유된 합금의 최종 열처리를 $800^{\circ}C$에서 가열 후 수냉 또는 노냉함으로써 냉각방법에 의한 제진특성의 변화를 조사한 결과, 수냉은 이 합금의 제진특성을 현저히 악화시켰다. 그 원인을 미세조직 및 우선방위 특성과 관련시켜 조사하여 다음과 같은 결과를 얻었다. 열처리 후의 냉각방법에 의해 결정립 크기 및 잔류응력은 거의 무시할 정도로 변화가 없었으며, 이로부터 이들은 제진특성과 직접적인 상관이 없다고 판단되었다. 그러나 이 합금의 집합조직 형성은 수냉의 경우(200) 및 노냉의 경우(110)가 우세하게 형성되어, 이 현상을 이 합금의 자화용이축 <100>과 관련시켜 수냉시의 제진특성 악화를 해석할 수가 있었다. 즉 수냉에 의해 $180^{\circ}$ 자구벽이 $90^{\circ}$ 자구벽에 비해 많이 형성되어 제진에 결정적 역할을 하는 $90^{\circ}$ 자구벽이 적어져 그 제진특성이 악화된 것이다.
Conventional methods for reducing vibration in engineering designs may be undesirable in conditions where size or weight must be minimized, or where complex vibration spectra exist. Fe-Mn Damping alloy with a combination of high damping capacity and good mechanical properties can provide attractive technical and economical solutions to problems involving seismic, shock and vibration isolation. We have studied the noise and vibration characteristic of Dampalloy and checked Dampalloy reduced noise about 3.9dB and vibration about 15.9 times as compared conventional material through laboratory research. With this result, we obtained a good possibility of material substitution about the bridge expansion joint
The effect of micro-pulse plasma nitriding temperature and time on the case thickness, hardness and nitride formation in the surface of Fe-12Cr-22Mn-X alloy with 3% Co and 1% Ti alloys elements investigated. External compound layer and internal diffusion layer was constituted in plasma nitride case of Fe-12Cr-22Mn-X alloys and formed nitride phase such as ${\gamma}'-Fe4N\;and\;{\varepsilon}-Fe2-3N$. Case depth increased with increasing the plasma nitriding temperature and time. Surface hardness of nitrided Fe-12Cr-22Mn-X alloys obtained the above value of Hv 1,600 and case depth obtained the above value of $45{\mu}m$ in Fe-12Cr-22Mn-3Co alloy and $60{\mu}m$ in Fe-12Cr-22Mn-1Ti alloy. Wear-resistance increased with increasing plasma nitriding time and showing the higher value in Fe-12Cr-22Mn-1Ti alloy than Fe-12Cr-22Mn-3Co alloy.
우리나라는 비교적 지진에 대해 안전한 지역으로 인식되고 있었다. 그러나 최근 경주와 포항에서 발생한 지진으로 인한 시설물에 상당한 피해가 발생함에 따라 이미 건축된 구조물의 유지, 보수에 관한 관심이 높아지고 있다. 따라서 기존 구조물에 적용 가능한 제진기술에 대한 관심 또한 높아지고 있다. 그러나 제진기술은 강한 지반 운동으로 인한 장치의 손상으로 인하여 성능 저하의 문제점이 있다. 최근 이러한 문제를 해결하기 위해, 가새 부재에 응력을 제거함으로써 자동복원이 가능한 초탄성 형상기억합금을 적용하는 연구가 이뤄지고 있다. 따라서 본 연구에서는 초탄성 형상기억합금을 적용한 비좌굴 가새 부재를 활용하여 자동복원 프레임 구조물을 구성하고 비선형 동적 해석을 통하여 초탄성 형상기억합금의 재료적 우수성과 구조물의 내진성능을 평가 및 검증하였다.
제진 구조는 댐퍼라는 장치를 구조물에 장착시켜 지진에너지를 소산하는 내진설계이다. 지진피해를 저감하고자 하는 연구가 성행하고 있는 가운데 제진 구조는 댐퍼의 재료, 형상을 변경함으로써 기술을 발전시켜왔다. 하지만 댐퍼의 특성상 에너지를 소산하기 위해 재료에 발생하는 소성변형은 피할 수 없는 한계가 있다. 따라서 본 연구에서는 발생한 변형를 스스로 회복할 수 있는 초탄성 형상기억합금(Superelastic shape memory alloy, SSMA)을 활용하여 반영구적으로 사용할 수 있고 추가적인 긴장력을 적용하여 구조적 성능을 향상한 장수명 댐퍼를 제안하였다. 장수명 댐퍼의 거동 특성 분석을 위해 재료, 와이어 직경, 긴장력 유무의 설계 변수에 따라 유한요소해석을 진행하였고 응답 거동을 도출하여 하중 저항, 에너지 소산, 잔류변위 등의 특성을 분석하여 장수명 댐퍼의 성능적 우수성을 입증하였다.
경량성, 자원의 무한성 그리고 재활용성으로 대표되는 친환경의 마그네슘은 향후 Eco-Mg 개발을 통하여 무한한 성장이 예상된다. 본 자료에서는 첨가제로서의 CaO 관점에서 $non-SF_6$ 공정, 유동성의 공정 대응성, 압출 대응성, 스트립 캐스팅 대응성, 압연 대응성, 접합 대응성 그리고 마그네슘 합금의 산화 저항성 및 발화 저항성에 대해서 서술하였다. 또한 첨가제로서의 CaO 측면에서는 고온용, 내화용, 제진용 합금의 개발을 비용 절감측면을 강조하여 기술하였다. 물론 본 자료에서 Eco-Mg의 모든 측면들을 다루지는 않았다. Eco-Mg는 지금까지 개발된 것 보다는 앞으로 이루어내야 할 것들이 훨씬 많고 중요하다. 연구개발 뿐만 아니라 상업적 제품 개발에 대한 국내외적인 협력이 이루어져야 할 것이다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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