• Title/Summary/Keyword: 합금 비율

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합금화된 단일타겟을 마그네트론 스퍼터를 이용하여 합성된 나노복합구조 Al-Ti-X-N (X=Si,Cu,Cr) 코팅의 기계적 특성

  • Jeong, Deok-Hyeong;Lee, Han-Chan;Sin, Seung-Yong;Mun, Gyeong-Il
    • Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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    • 2011.02a
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    • pp.281-281
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    • 2011
  • 산업 환경에서 친환경 및 에너지효율성을 중요한 조건이 되면서 고효율성 및 다기능을 가진 재료에 대한 연구가 활발히 진행 되고 있다. 특히 Al-Ti-N 코팅은 이미 경도 측면에서 우수 하여 고속 공구 부품에 널리 사용되고 있고 최근에 Al-TiN에서 Si 첨가는 40GPa이상의 고경도와 1000도 이상의 산화온도를 지닌 나노 혼합물 코팅을 형성 시키는 것으로 알려져 있다. 본 연구에서 Al-Ti에 Si, Cu, Cr 을 첨가하였을 때 코팅을 형성하였을 때 바뀌는 물성 변화을 확인하였다. 이러한 연구를 위해 Al-Ti 합금 조성 중 가장 우수한 것으로 알려진 60:40으로 타겟을 만들어 스퍼터 장비를 이용해 코팅을 형성하여 기초 실험을 진행하였다. 그 근거로 하여 3원계인 Si, Cu, Cr 을 첨가하여 각각의 단일 타겟으로 만들고 코팅을 형성하였다. 타겟과 코팅의 성분이 동일한지 확인하기 위해 EPMA분석을 하였고 그 결과 오차 범위 내에 동일한 것으로 확인하였다. 또 내산화성 테스트를 위해 400도에서 1000도로 가열된 대기 중에 코팅 층을 1시간씩 노출시키는 공정을 통해 확인하였고 내식성 테스트는 SUS 304계열 위에 코팅을 하여 Potentiodynamic polarization scan 장비로 비교해 보았다. 표면경도는 3원계 코팅인 경우 질소비율이 증가할수록 30GPa ~ 35GPa까지 증가하였고 XRD 분석 결과와 비교 시 (111), (200) peak가 명확할수록 경도 값이 높은 것으로 확인하였다. 마모테스트 결과 3원계인 코팅 층이 dry상태에서 감소하는 경향을 보였다. 특히 0,26까지 감소한 Si 을 첨가한 코팅 층은 H/E지수도 좋아 마모트랙의 길이도 짧아 우수한 것으로 알 수 있었다. 이런 결과에서 보듯 3원소 이상 첨가 시 특성변화가 차이가 있다는 것을 알 수 있었다.

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방전플라즈마 소결법으로 제조한 Mo-Cu 합금 소결체의 물성 및 전기적 특성에 관한 연구

  • Lee, Han-Chan;Mun, Gyeong-Il;Lee, Bung-Ju;Sin, Baek-Gyun
    • Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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    • 2011.02a
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    • pp.277-277
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    • 2011
  • Mo-Cu 합금은 고강도이고 우수한 열전도성 및 전기전도성를 가지는 특성이 있어 현재 방열소재, 반도체 부품, 자동차 부품 등 여러 응용분야에서 연구가 활발히 진행되고 있다. 본 연구에서는 서로 고용성이 없는 Mo-Cu 합금을 제조하기 위해서 Mo, Cu 분말을 PBM (Planetary Ball Milling) 방법을 이용하여 제조 하였으며, 제조된 분말은 SPS (Spark Plasma Sintering) 공정을 이용하여 소결체를 제조하였다. Mo-Cu의 조성 변화는 Cu의 함유량을 각각 5at%Cu, 10at%Cu, 20at%Cu로 조절하여 수행하였으며, PBM 의 공정 변수로 회전수(RPM), 볼과 분말의 비율, 분산제의 양, 볼밀 시간, 분위기 변화를 주어 최적조건을 얻기 위한 실험을 진행하였다. PBM 방법을 이용하여 제조한 분말은 PSA (Particle Size Analysis)에 의해 분말의 크기를 측정하고 EDS(Energy Disperse X-ray Spectrometer) 분석에 의해 조성을 확인하였으며, XRD (X-Ray Diffraction) 분석에 의해 Cu peak이 사라지는 조건을 PBM의 최적조건으로 잡고 실험을 진행하였다. 소결체를 고밀도화하기 위해 소결공정을 SPS 방식으로 하였으며 소결체의 경도, 내마모성, 마찰계수 일함수 등을 분석하기 위해 소결체의 크기를 직경 30 mm 및 두께 5 mm로 설계하였고, 소결 공정 변수로 소결온도를 각각 $900^{\circ}C$, $1000^{\circ}C$, $1100^{\circ}C$, 소결압력을 50MPa, 60MPa, 70MPa, 유지시간을 0분, 10분, 20분으로 차이를 주어, 소결체의 밀도차이와 물성차이를 분석하였다. 그 결과 PBM의 최적조건으로는 5at%Cu 에서는 10h, 10at%Cu, 20at%Cu 에서는 20h의 최적의 밀링 시간을 확인하였고, 다른 공정 변수의 최적조건으로는 회전수 300RPM, 10:1의 볼과 분말 비, 분산제 4wt%, Ar 분위기라는 조건을 얻을 수 있었다. 각각의 공정변수 변화에 따른 소결체 최적밀도 달성조건, 소결체 물성 및 전기적 특성 등의 상관관계에 관하여 보고한다.

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Post-buckling Behaviour of Aluminium Alloys Rectangular Plate Considering the Initial Deflection Effect (초기 처짐 영향을 고려한 알루미늄 합금 사각형 판의 좌굴 후 거동)

  • Oh, Young-Cheol;Kang, Byoung-Mo;Ko, Jae-Yong
    • Journal of the Korean Society of Marine Environment & Safety
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    • v.20 no.6
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    • pp.738-745
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    • 2014
  • In this paper, It is performing to the elastic and elasto-plastic large deformation series analysis using a numerical method for the initial deflection effect of the aluminum alloy rectangular plate in the elasto-plastic loading area patch loading size. It is assumed a boundary condition to be a simply supported condition and consider the initial deflection amplitude, aspect ratio. It examined the critical elastic buckling load and post-buckling behaviour of aluminium alloy A6082-T6 rectangular plate. It used a commercial program for the elastic and elasto-plastic deformation series analysis. If the initial deflection amplitude is smaller, the in-plane rigidity with increasing to load is reduced from the start and occurs significantly more increasing the amplitude. More higher the aspect ratio, the initial yield strength is gradually decreased, and the plate thickness thicker and occurs larger than the thin walled plate a reduction ratio of the initial yield strength of the patch loading size as 0.5.

Effect of Centrifugal Casting Thickness on the Mechanical Properties and the Microstructure of Alloy 625 (Alloy 625의 특성과 조직에 미치는 원심주조품 두께의 영향)

  • Lee, Yu-Jung;Kim, Byung-Hoon;Joo, Yun-Kon;Jo, Chang-Yong;Lee, Je-Hyun
    • Journal of Korea Foundry Society
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    • v.42 no.3
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    • pp.153-160
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    • 2022
  • The effect of thickness on the microstructure and the mechanical properties of centrifugal cast 625 was investigated. Centrifugal cast 625 with various thickness of 10, 17 and 50mm showed partially columnar grained structure 8, 12.3 and 18.5mm respectively from the outer surface. Secondary dendrite arm spacing in the columnar grains slightly increased with increasing casting thickness. Tensile strength of the columnar region was similar regardless of casting thickness. Solidification behavior of the columnar grained region is similar to that of directional solidification, thus solidification rate in the centrifugal cast tube was extrapolated from the secondary dendrite arm spacing data of the directionally solidified material. The equiax grained region formed interior of the thick castings. The tensile strength of the equiaxed region showed the average value of the columnar region which is presumably originated from the grain structure rather than secondary dendrite arm spacing.

Potential of HAZ Property Improvement through Control of Grain Boundary Character in a Wrought Ni-based Superalloy (단련용 Ni기 초내열합금의 입계구조 제어를 통한 HAZ 특성 향상 가능성 고찰)

  • Hong, H.U.;Kim, I.S.;Choi, B.G.;Jeong, H.W.;Yoo, Y.S.;Jo, C.Y.
    • Proceedings of the KWS Conference
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    • 2009.11a
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    • pp.43-43
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    • 2009
  • 단련용 다결정 Ni기 초내열합금은 우수한 가공성, 내산화성, 고온특성 등으로 가스터빈 연소기, 디스크, 증기발생기 전열관 등 발전용 고온부품 소재에 널리 적용되고 있다. 최근 발전설비의 고효율화를 꾀하기 위해 작동 온도를 현격히 증가시키는 기술방향으로 발전하고 있고, 소재측면에서는 기존의 초내열합금 대비 고기능성을 확보할 수 있는 차세대 Ni기 초내열합금 개발이 유럽, 미국, 일본, 중국 등을 중심으로 활발히 이루어지고 있다. 이러한 소재의 고온강도 (온도수용성)를 향상시키기 위해서는 통상 규칙격자 금속간화합물인 $Ni_3(Al,Ti)-{\gamma}'$상의 분율을 증가시킬 수 있지만, ${\gamma}'$상분율이 증가할 경우 용접 및 후열처리 동안 용접열영향부 (HAZ)에서 액화균열이 발생할 가능성이 높아진다. 결정립계를 따라 발생하는 HAZ 액화균열은 입계특성에 의해 크게 영향을 받을 것으로 판단된다. 한편, 본 연구자들은 최근 입계 serration 현상을 단련용 합금에 도입시키는 특별한 열처리를 이론적 접근법을 통해 개발하였다. 형성된 파형입계는 결정학적인 관점에서 조밀 {111} 입계면을 갖도록 분해 (dissociation)되어 낮은 계면에너지를 갖게 됨을 확인하였으며, 입계형상 변화뿐만 아니라 탄화물 특성변화까지 유도하여 크리프 수명을 기존대비 약 40% 정도 향상시킴을 확인하였다. 이러한 직선형 입계 대비 'special boundary'로 간주되는 파형입계가 도입될 경우, HAZ 결정립크기 변화 및 액화거동에 미치는 영향을 고찰하고, 아울러 입계특성 제어가 용접성/용접부 품질 향상에 기여할 수 있는 가능성도 토의하고자 하였다. 본 연구에서는 재현 HAZ 열사이클 시험을 통해 미세구조를 정량적으로 비교하였다. 상대적으로 입계구조가 안정된 파형입계의 이동속도가 高계면 에너지를 갖는 직선형 입계보다 느려 HAZ 결정립 성장이 효과적으로 억제됨을 확인할 수 있었다. 입계 액화거동을 살펴보면, 두 시편 모두 $M_{23}C_6$, MC 등 입계탄화물 계면이 빠른 승온중 액화반응 (constitutional liquation)에 의해 입계가 액화되었으며, 이후 급냉에 의해 입계에 액상막이 존재한 흔적이 발견되었다. 최고온도별로 입계액화 폭/비율을 정량적으로 비교한 결과, 파형입계가 직선입계 대비 대체로 낮음을 확인할 수 있었으며, 때때로 액화되지 않고 잔존하는 입계 탄화물이 관찰되었다. 재현 HAZ 미세조직을 통해 Hot ductility 시험 결과를 유추하자면, 파형입계가 직선입계 보다 좁은 취성온도영역 (Brittle Temperature Range)을 나타낼 것으로 예상되어, 입계특성제어에 의해 Ni기 초내열합금의 용접성을 향상 가능성을 확인하였다.

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Effect of Brine Treatment Applied in the Manufacture of Traditional Forged High Tin Bronzes of Korea (한국의 방짜유기에 가해지는 염수처리의 효과에 관한 연구)

  • Lee, Jae-Sung;Jeon, Ik-Hwan;Kwak, Seok-Chul;Park, Jang-Sik
    • Journal of Conservation Science
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    • v.28 no.4
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    • pp.403-410
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    • 2012
  • The brine treatment applied during the fabrication of forged high tin bronze objects is considered effective at the removal of surface oxide layers developed at elevated temperatures. There is not much information, however, available for the understanding of its exact effect and purpose. This work performed laboratory experiments to characterize the effect brine treatments produce on the surface of bronze objects during fabrication. Specimens were first made in the bronze shop of the Yongin folk village under varying conditions of brine treatments, and the results obtained were then used in the following laboratory experiments where the effect of brine treatments were investigated in terms of brine concentrations, alloy compositions and thermo-mechanical treatments. The results show that oxide layers generated at high temperature are easily removed by the brine treatment. It was found that the element, chlorine, played a key role in the removal of such oxide layers as opposed to the other constituent of the brine, sodium, makes no notable contribution. In bronze alloys containing 22% tin, this brine effect is obtained regardless of the application of forging as long as the brine concentration is over 0.5% based on weight. In alloys containing lead, however, no brine effect is observed due to the molten lead that emerges from inside the hot bronze specimen and forms a thin layer on its surface.

FGM-TBC의 열충격 특성에 미치는 진공 플라즈마 용사조건의 영향

  • Jeong, Yeong-Hun;Byeon, Eung-Seon;Nam, Uk-Hui;Lee, Gu-Hyeon;Gang, Jeong-Yun
    • Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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    • 2012.02a
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    • pp.524-524
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    • 2012
  • Thermal Barrier Coating (TBC)은 미사일, 로켓발사체와 같이 고온에 노출되는 장비를 열로부터 보호하기 위한 코팅이다. 일반적인 Thermal Barrier Coating (TBC)은 모재와 코팅층간의 낮은 접합력과 높은 열충격으로 인한 박리가 많이 나타난다. 그래서 접합력을 높이고, 열충격을 줄이기 위해 모재와 코팅층 사이에 본드코팅층을 만든 Duplex - Thermal Barrier Coating (Duplex-TBC)이 개발되었다. 그러나 Duplex - Thermal Barrier Coating (Duplex-TBC)은 금속재료인 본드코팅층과 세라믹재료인 탑코팅층 사이에서 박리가 많이 발생한다. 이러한 문제점을 해결하기 위해 두 가지 분말을 동시에 코팅하여 본드코팅과 탑코팅의 경계가 없는 Functional Gradient Material - Thermal Barrier Coating (FGM-TBC)의 연구가 필요하다. 본 연구에서는 Functional Gradient Material - Thermal Barrier Coating (FGM-TBC)의 열충격 특성에 미치는 진공 플라즈마 용사 조건의 영향을 조사하였다. Functional Gradient Material - Thermal Barrier Coating (FGM-TBC)는 진공 플라즈마 용사장치를 사용하여 Cu-Cr 합금위에 코팅하였다. 거리, Carrier gas flow, 그리고 챔버 내부의 압력을 달리하여 제조하였다. 사용한 분말은 본드코팅용으로 Amdry 962와 내열 세라믹코팅을 위해 204NS를 사용하였고, 각각 분말 공급조건을 조절하여 두 분말의 비율을 달리하였다. 제조한 Functional Gradient Material - Thermal Barrier Coating (FGM-TBC) 코팅은 전기로에서 50분간 가열한 후, 수조에서 10분간 냉각하는 열충격 실험을 통해 열차폐 성능을 평가 하였다. 이러한 과정에서 진공 플라즈마 용사 조건 및 FGM 조성과 비율이 내열충격 특성에 미치는 영향을 미세조직학적 관점에서 고찰하였다.

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Development of in-situ Sintered Ni-Al Alloy Anode for Molten Carbonate Fuel Cell (용융탄산염 연료전지용 in-situ 소결된 Ni-Al 합금 연료극 개발)

  • Chun, H.A.;Yoon, S.P.;Han, J.;Nam, S.W.;Lim, T.H.
    • Journal of the Korean Electrochemical Society
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    • v.9 no.3
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    • pp.124-131
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    • 2006
  • For commercialization of molten carbonate fuel cell (MCFC), it has some problems to be overcome such as decrease of porosity and thickness of the anode under the operating condition (at $650^{\circ}C$ and working pressure of more than 2 $kg_f/cm^2$). Recently, Ni-Al alloy anode has been proposed to replace the conventional Ni-Cr anode as an alternative material to resist a creep and inhibit the sintering. The objective of this research is to sinter the green sheet of Ni-Al alloy anode during single cell pre-treatment process, which has several advantages like cost down and simplification of manufacturing process. However, the Ni-Al alloy anode prepared with a conventional pre-treatment process showed the phase separation of Ni-Al alloy and formation of micropore(${\leqq}0.4{\mu}m$), resulting in low creep resistance and high electrolyte re-distribution. In order to prevent the Ni-Al alloy anode from phase-separating, nitrogen gas was used in the process of pre-treatment. Introducing the nitrogen, the phase separation from Ni-Al alloy into nickel and alumina was minimized and increased creep resistance. However, there was some micropore formation on the surface of Ni-Al alloy anode during the cell operation due to creation of lithium aluminate. Addition of more amount of electrolyte into a cell, especially at cathode, made the cell performance stable for 2,000 hrs. Consequently, it was possible to make the Ni-Al alloy anode with good creep resistance by the modified in-situ sintering technique.

Study on the Casting Technology and Restoration of "Sangpyong Tongbo" (상평통보 주조와 복원기술연구)

  • Yun, Yong-hyun;Cho, Nam-chul;Jeong, Yeong-sang;Lim, In-ho
    • Korean Journal of Heritage: History & Science
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    • v.47 no.4
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    • pp.224-243
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    • 2014
  • This study examined the materials and casting technology(cast, alloy, etc.) used in the manufacturing of bronze artifacts based on old literature such as Yongjae Chonghwa, Cheongong Geamul, and The Korea Review. In the casting experiment for restoration of Sangpyong Tongbo, a bronze and brass mother coin mold was made using the sand mold casting method described in The Korea Review. The cast was comprised of the original mold plate frame, wooden frame, and molding sand. Depending on the material of the outer frame, which contains the molding sand, the original mold plate frame can be either a wooden frame or steel frame. For the molding sand, light yellow-colored sand of the Jeonbuk Iri region was used. Next, the composition of the mother alloy used in the restoration of Sangpyong Tongbo was studied. In consideration of the evaporation of tin and lead during actual restoration, the composition of Cu 60%, Zn 30%, and Pb 10% for brass as stated in The Korea Review was modified to Cu 60%, Zn 35%, and Pb 15%. For bronze, based on the composition of Cu 80%, Sn 6%, and Pb 14% used for Haedong Tongbo, the composition was set as Cu 80%, Sn 11%, and Pb 19%. The mother coin mold was restored by first creating a wooden father coin, making a cast from the wooden frame and basic steel frame, alloying, casting, and making a mother coin. Component analysis was conducted on the mother alloy of the restored Sangpyong Tongbo, and its primary and secondary casts. The bronze mother alloy saw a 5% increase in copper and 4% reduction in lead. The brass parent alloy had a 5% increase in copper, but a 4% and 12% decrease in lead and tin respectively. Analysis of the primary and secondary mother coin molds using an energy dispersive spectrometer showed that the bronze mother coin mold had a reduced amount of lead, while the brass mother coin mold had less tin. This can be explained by the evaporation of lead and tin in the melting of the primary mother coin mold. In addition, the ${\alpha}$-phase and lead particles were found in the mother alloy of bronze and brass, as well as the microstructure of the primary and secondary coin molds. Impurities such as Al and Si were observed only in the brass mother coin mold.

A Study on Characteristics of Alloy Materials through Reproduction Experiment of High-tin Bronze Mirror with Geometric Designs (고주석 청동정문경(靑銅精文鏡)의 재현실험을 통한 합금재료의 특성 연구)

  • Lee, In Kyeong;Jo, Young Hoon;Cho, Nam Chul
    • Journal of Conservation Science
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    • v.35 no.5
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    • pp.508-517
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    • 2019
  • This study analyzed on alloys and by-product samples produced through the reproduction experiment of bronze mirror with geometric designs. The alloy ratio used in the first and second reproduction experiments was based on the analysis results of bronze mirror with geometric designs(Cu 61.68%, Sn 32.25%, Pb 5.46%) which is the national treasure No. 141. As a result of portable X-ray fluorescence analysis on the raw materials used in the reproduction experiment, the contents of copper raw materials were 98.85 wt% for Cu, tin raw materials were 99.03 wt% for Sn, and lead raw materials were 70.19 wt% for Pb, and 21.81 wt% for Sn. Sn and Pb were added 5 wt% more considering the evaporation amount of tin and lead during alloy melting. The result produced by the first reproduction experiment were 58.75 wt% for Cu, 36.87 wt% for Sn, 4.39 wt% for Pb, and the other result produced by the second reproduction experiment were 58.66 wt% for Cu, 35.89 wt% for Sn, and 5.50 wt% for Pb. The composition of the components was about 3.00 wt% in Cu and Sn respectively, and the microstructure was similar to the previous studies because the δ phase was observed mainly. The results of this study will be used as basic data for the materialistic characteristics of ancient bronze mirror in the future.