• Journal of Korea Foundry Society
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• v.38 no.6
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• pp.111-120
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• 2018

In this study, the effects of two different casting methods (gravity casting and, diecasting) and various solid-solution conditions on the mechanical properties of ASC (Al-10.5wt%Si-1.75wt%Cu) and ALDC12 (Al-10.3wt%Si-1.72wt%Cu-0.76wt%Fe-0.28wt% Mn-0.32wt%Mg-0.9wt%Zn) alloys were investigated. A thermodynamic solidification analysis program (PANDAT) was used to predict the liquidus, solidus, and phases of the used alloys. In the results of an XRD analysis, ${\beta}$-AlFeSi peaks were observed only in the ALDC12 alloy regardless of the casting method or SST (solid-solution treatment) conditions. However, according to the results of a FE-SEM observation, both ${\theta}(Al_2Cu)$ and ${\beta}$-AlFeSi were found to exist besides ${\alpha}$-Al and eutectic Si in the gravity-casted ASC alloy at $500^{\circ}C$ after a SST of 120min. The ${\alpha}$-AlFeSi and ${\beta}$-AlFeSi phases including the eutectic phases were also found to exist in the ALDC12 alloy. The results of a microstructural observation and analyses by XRD, FE-SEM and EDS were in good agreement with the PANDAT results. The gravity-casted ALDC12 and ASC specimens showed the highest Y.S. and UTS values after aging for three hours at $180^{\circ}C$ after a SST at $500^{\circ}C$ for 30min. At longer solid-solution treatment times at $500^{\circ}C$ in the gravity-casted ALDC12 and ASC specimens, the elongations of the ASC alloys increased, whereas they decreased slightly in the ALDC12 alloys.

• Korean Journal of Materials Research
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• v.34 no.7
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• pp.330-340
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• 2024

Al-Mg-Si alloys are light weight and have excellent corrosion resistance, and are attracting attention as a liner material for high-pressure hydrogen containers in hydrogen fuel cell vehicles. Because it has excellent plastic hardening properties, it is also applied to car body panel materials, but it is moderate in strength, so research to improve the strength by adding Si-rich or Cu is in progress. So far, the authors have conducted research on the intergranular fracture of alloys with excessive Si addition from the macroscopic mechanical point of view, such as specimen shape. To evaluate their impact tensile properties, the split-Hopkinson bar impact test was performed using thin plate specimens of coarse and fine grain alloys of Al-Mg-X (X = Cr,Si) alloy. The effect of the shape of the specimen on the characteristics was studied through finite element method (FEM) analysis. As a result, it was found that the intergranular fracture of the alloy with excessive Si depended on the specimen width (W)/grain size (d), which can be expressed by the specimen size and grain size. As W/d decreases, the intergranular fracture transforms into a transgranular fracture. As the strain rate increases, the fracture elongation decreases, and the fracture surface of the intergranular fracture becomes more brittle. It was confirmed that intergranular fracture occurred in the high strain rate region even in materials with small grain sizes.

• Journal of Korea Foundry Society
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• v.33 no.3
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• pp.113-121
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• 2013

The effects of Zn and Mg amounts on the solidification characteristics, microstructure, thermal conductivity and tensile strength of Al-Zn-Mg-Fe alloys were investigated for the development of high thermal conductivity aluminium alloys for die casting. Zn and Mg amounts in Al-Zn-Mg-Fe alloys had a little effect on the liquidus / solidus temperature, the latent heat for solidification and the fluidity of Al-Zn-Mg-Fe alloys. Thermo-physical modelling of Al-Zn-Mg-Fe alloys by JMatPro program showed $MgZn_2$, AlCuMgZn and Al3Fe phases on microstructure of their alloys. Increase of Zn and Mg amounts in Al-Zn-Mg-Fe alloys resulted in gradual reduction of the thermal conductivity of their alloys. Increase of Mg amounts in Al-2%Zn-Mg-Fe alloys had little effect on the tensile strength of their alloys, but increase of Mg amounts in Al-4%Zn-Mg-Fe alloys resulted in steep increase of the tensile strength of their alloys.

• Resources Recycling
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• v.24 no.1
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• pp.35-42
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• 2015

To obtain the fundamental information on the dissolution of nickel into the slag in the pyrometallurgical processes for treatment of wasted PCB, the distribution ratios of nickel between CaO-$SiO_2-Al_2O_3$-MgO slag and copper-5 wt%Ni alloy were measured at 1623 K to 1823 K under a controlled $CO_2$-CO atmosphere. The distribution ratio of Ni increased linearly with increasing oxygen partial pressure. Therefore, the dissolution reaction of nickel into the slags could be described by the following equation; $$Ni(l)_{metal}+\frac{1}{2}O_2(g)NiO(l)_{slag}$$ The distribution ratio of Ni increased linearly with increasing content of basic oxides(CaO and MgO) in slag. However, the distribution ratio of Ni decreased linearly with increasing temperature. From these results, the empirical equation of distribution ratio of Ni was obtained by the following equation from the analysis of experimental conditions by multiple regression. $${\log}L_{Ni}=0.4000{\log}P_{O2}-5.1{\times}10^{-4}T+0.3375\(\frac{X_{CaO}+X_{MgO}}{X_{SiO2}}\)$$

• Proceedings of the Korea Committee for Ocean Resources and Engineering Conference
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• 2001.10a
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• pp.292-300
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• 2001

The paper describes spectroscopic characteristics of plasma induces in the pulsed YAG laser welding of alloys containing a large amount of volatile elements. The authors have conducted the spectroscopic analyses of laser induced Al-Mg alloys plasma in the air and argon atmosphere. In the air environment, the identified spectra were atomic lines of Al, Mg, Cr, Mn, Cu, Fe and Zn, and singly ionized Mg lines, as well as the intense molecular spectra of A10 and Mg0 formed by chemical reactions of evaporated Al and Mg atoms from the pool surface with oxygen in the air. In argon atmosphere, Mg0 and AI0 spectra vanished, but AIH spectrum was detected. The hydrogen source was presumably hydrogen dissolved in the base metals, water absorbed on the surface oxide layer, or $H_2$ and $H_2O$ in the shielding gas. The resonant 1ines of Al and Mg were strongly self-absorbed, in particular, self-absorption of the Mg 1ine was predominant. These results show that the laser induced plasma was made of metal1ic vapor with relatively low temperature and high density.

• Proceedings of the Korean Institute of Surface Engineering Conference
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• 2015.05a
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• pp.155-156
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• 2015

최근 자동차 및 항공기의 경량화 관련하여 알루미늄 합금의 필요성이 높아지고 있으나, 자동차재료에 쓰이는 알리미늄 합금의 경우 높은 이온화 경향 때문에 Fe, Cu, Pb 등과 접촉하면 쉽게 부식되는 단점이 있다. 본 연구에서는 기존의 Magsimal-59 샘플과 본 연구에서 개발한 고용질, 저용질 Duplex 알루미늄 합금과의 내식성을 분극 및 갈바닉을 통해 확인하고, 균질화처리를 통해 내식성을 개선한다.

• Journal of Korea Foundry Society
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• v.23 no.1
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• pp.30-39
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• 2003

Porous hybrid preforms were fabricated by reactive sintering using the compacts consisting of SiC particles, Fe and Al powders. Squeeze casting processing was employed to produce the composite in which the matrix phase is Al-Si7Mg. The microstructural change and wear resistance of the composites were investigated in terms of an amount of SiC particles. The wear loss was increased with increasing the contact pressure in the alloy containing SiC particles coated with Cu. The most drastic change was found to the specimen tested at 2.5 MPa of contact pressure. Concerning the alloys containing SiC particles coated with Ni-P, a drastic increase in the wear loss exhibited at 2 MPa of contact pressure in those alloys containing 4 and 8 wt. % of SiC particles coated with Ni-P. In the alloy containing 16 wt. % a proportional increase in wear loss was observed to the change of contact pressure. With respecting to the sliding velocity, the wear loss of the alloy containing SiC particles coated with Cu increased at the initial stage of wear process and then decreased. Similar result was found in the alloys containing SiC particles coated with Ni-P. On the basis of the present results obtained, it was found that wear resistance of the alloys tested was improved to show in the order of the alloy reinforced by coated SiC particles > by uncoated SiC particles > by intermetallic compound without SiC particles.

• Journal of the Korean institute of surface engineering
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• v.23 no.1
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• pp.34-43
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• 1990

Al-Si piston alloys such as AlS10CuMg have been anodized to examine apossibility of forming a hard film aat relatively higher temperatures compard with those in conventional sulfuric acid processes. Three types of electrolytes have been employed in this study ; electrolyte A(15% H2SO4, $0^{\circ}C$), electrolyte B(12% H2SO4, 1% oxalic, $10^{\circ}C$), electrolyte C(tartaric acid 125g/L+oxalic 75g/L+aluminum sulfate 225g/L, $25^{\circ}C$). Hard anodisine process in electrolyte B at a current density of 1.54A/dm2 produced a harder film of VHN 396 at a relatibely low film forming voltage compared with those obtained in other electrolyte at equivalent current density. A liner relationship between hardness and abrasion resistance exists for Al-Si piston alloys. The hardness of anodized film decreasees with increasing silicon content in Al-Si alloys and also with bath temperature. The film hardeness of Na-modified alloy os higher than that of P-modified alloy due to its finer microstructre. The film on the silicon phase in Al-Si alloys is observed to be formed by lateral growth of oxide film nucleated at surroundings.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2011.02a
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• pp.189-190
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• 2011

Cu가 기존 배선물질인 Al을 대체함에 따라 resistance-capacitance (RC) delay나 electromigration (EM) 등의 문제들이 어느 정도 해결되었다. 그러나 지속적인 배선 폭의 감소로 배선의 저항 증가, EM 현상 강화 그리고 stability 악화 등의 문제가 지속적으로 야기되고 있다. 이를 해결하기 위한 방법으로 Cu alloy seed layer를 이용한 barrier 자가형성 공정에 대한 연구를 진행하였다. 이 공정은 Cu 합금을 seed layer로 사용하여 도금을 한 후 열처리를 통해 SiO2와의 계면에서 barrier를 자가 형성시키는 공정이다. 이 공정은 매우 균일하고 얇은 barrier를 형성할 수 있고 별도의 barrier와 glue layer를 형성하지 않아 seed layer를 위한 공간을 추가로 확보할 수 있는 장점을 가지고 있다. 또한, via bottom에 barrier가 형성되지 않아 배선 전체 저항을 급격히 낮출 수 있다. 합금 물질로는 초기 Al이나 Mg에 대한 연구가 진행되었으나, 낮은 oxide formation energy로 인해 SiO2에 과도한 손상을 주는 문제점이 제기되었다. 최근 Mn을 합금 물질로 사용한 안정적인 barrier 형성 공정이 보고 되고 있다. 하지만, barrier 형성을 하기 위해 300도 이상의 열처리 온도가 필요하고 열처리 시간 또한 긴 단점이 있다. 본 실험에서는 co-sputtering system을 사용하여 Cu-V 합금을 형성하였고, barrier를 자가 형성을 위해 300도에서 500도까지 열처리 온도를 변화시키며 1시간 동안 열처리를 실시하였다. Cu-V 공정 조건 확립을 위해 AFM, XRD, 4-point probe system을 이용하여 표면 거칠기, 결정성과 비저항을 평가하였다. Cu-V 박막 내 V의 함량은 V target의 plasma power density를 변화시켜 조절 하였으며 XPS를 통해 분석하였다. 열처리 후 시편의 단면을 TEM으로 분석하여 Cu-V 박막과 SiO2 사이에 interlayer가 형성된 것을 확인 하였으며 EDS를 이용한 element mapping을 통해 Cu-V 내 V의 거동과 interlayer의 성분을 확인하였다. PVD Cu-V 박막은 기판 온도에 큰 영향을 받았고, 200 도 이상에서는 Cu의 높은 표면에너지에 의한 agglomeration 현상으로 거친 표면을 가지는 박막이 형성되었다. 7.61 at.%의 V함량을 가지는 Cu-V 박막을 300도에서 1시간 열처리 한 결과 4.5 nm의 V based oxide interlayer가 형성된 것을 확인하였다. 열처리에 의해 Cu-V 박막 내 V은 SiO2와의 계면과 박막 표면으로 확산하며 oxide를 형성했으며 Cu-V 박막 내 V 함량은 줄어들었다. 300, 400, 500도에서 열처리 한 결과 동일 조성과 열처리 온도에서 Cu-Mn에 의해 형성된 interlayer의 두께 보다 두껍게 성장 했다. 이는 V의 oxide formation nergyrk Mn 보다 작으므로 SiO2와의 계면에서 산화막 형성이 쉽기 때문으로 판단된다. 또한, V+5 이온 반경이 Mn+2 이온 반경보다 작아 oxide 내부에서 확산이 용이하며 oxide 박막 내에 여기되는 전기장이 더 큰 산화수를 가지는 V의 경우 더 크기 때문으로 판단된다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2012.02a
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• pp.256-256
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• 2012

Cu가 기존 배선물질인 Al을 대체함에 따라 resistance-capacitance delay와 electromigration (EM) 등의 문제들이 어느 정도 해결되었다. 그러나 지속적인 배선 폭의 감소로 배선의 저항 증가, EM 현상 강화 그리고 stability 악화 등의 문제가 지속적으로 야기되고 있다. 이를 해결하기 위한 방법으로 Cu alloy seed layer를 이용한 barrier 자가형성 공정에 대한 연구를 진행하였다. 이 공정은 Cu 합금을 seed layer로 사용하여 도금을 한 후 열처리를 통해 $SiO_2$와의 계면에서 barrier를 자가 형성시키는 공정이다. 이 공정은 매우 균일하고 얇은 barrier를 형성할 수 있고 별도의 barrier와 glue layer를 형성하지 않아 seed layer를 위한 공간을 추가로 확보할 수 있는 장점을 가지고 있다. 또한, via bottom에 barrier가 형성되지 않아 배선 전체 저항을 급격히 낮출 수 있다. 합금 물질로는 초기 Al이나 Mg에 대한 연구가 진행되었으나, 낮은 oxide formation energy로 인해 SiO2에 과도한 손상을 주는 문제점이 제기되었다. 최근 Mn을 합금 물질로 사용한 안정적인 barrier 형성 공정이 보고 되고 있다. 하지만, barrier 형성을 하기 위해 300도 이상의 열처리 온도가 필요하고 열처리 시간 또한 긴 단점이 있다. 본 실험에서는 co-sputtering system을 사용하여 Cu-V 합금을 형성하였고, barrier를 자가 형성을 위해 300도에서 500도까지 열처리 온도를 변화시키며 1시간 동안 열처리를 실시하였다. Cu-V 공정 조건 확립을 위해 AFM, XRD, 4-point probe system을 이용하여 표면 거칠기, 결정성과 비저항을 평가하였다. Cu-V 박막 내 V의 함량은 V target의 plasma power density를 변화시켜 조절 하였으며 XPS를 통해 분석하였다. 열처리 후 시편의 단면을 TEM으로 분석하여 Cu-V 박막과 $SiO_2$ 사이에 interlayer가 형성된 것을 확인 하였으며 EDS를 이용한 element mapping을 통해 Cu-V 내 V의 거동과 interlayer의 성분을 확인하였다. PVD Cu-V 박막은 기판 온도에 큰 영향을 받았고, 200도 이상에서는 Cu의 높은 표면에너지에 의한 agglomeration 현상으로 거친 표면을 가지는 박막이 형성되었다. 7.61 at.%의 V함량을 가지는 Cu-V 박막을 300도에서 1시간 열처리 한 결과 4.5 nm의 V based oxide interlayer가 형성된 것을 확인하였다. 열처리에 의해 Cu-V 박막 내 V은 $SiO_2$와의 계면과 박막 표면으로 확산하며 oxide를 형성했으며 Cu-V 박막 내 V 함량은 줄어들었다. 300, 400, 500도에서 열처리 한 결과 동일 조성과 열처리 온도에서 Cu-Mn에 의해 형성된 interlayer의 두께 보다 두껍게 성장했다. 이는 V의 oxide formation energy가 Mn 보다 작으므로 SiO2와의 계면에서 산화막 형성이 쉽기 때문으로 판단된다. 또한, $V^{+5}$이온 반경이 $Mn^{+2}$이온 반경보다 작아 oxide 내부에서 확산이 용이하며 oxide 박막 내에 여기되는 전기장이 더 큰 산화수를 가지는 V의 경우 더 크기 때문으로 판단된다.