SiAlON-based ceramics are a type of oxynitride ceramics, which can be used as cutting tools for heat-resistant super alloys (HRSAs). These ceramics are derived from Si3N4 ceramics. SiAlON can be densified using gas-pressure reactive sintering from mixtures of oxides and nitrides. In this study, we prepare an α-/β-SiAlON ceramic composite with a composition of Yb0.03Y0.10Si10.6Al1.4O1.0N15.0. The structure and mechanical/thermal properties of the densified SiAlON specimen are characterized and compared with those of a commercial SiAlON cutting tool. By observing the crystallographic structures and microstructures, the constituent phases of each SiAlON ceramic, such as α-SiAlON, β-SiAlON, and intergranular phases, are identified. By evaluating the mechanical and thermal properties, the contribution of the constituent phases to these properties is discussed as well.
The effects of scandium addition on the Al-6Si-2Cu Alloy were investigated. The Al-6Si-2Cu-Sc alloy was prepared by gravity die casting process. In this study, scandium was added at 0.2 wt%, 0.4 wt%, 0.8 wt%, and 1.0 wt%. The microstructure of Al-6Si-2Cu-Sc alloy was investigated using Optical Microscope, Field Emission Scanning Electron Microscope, Electron Back Scatter Diffraction, and Transmission Electron microscope. The microstructure of Al-6Si-2Cu alloy with scandium added changed from dendrite structure to equiaxed crystal structure in specimens of 0.4 wt% Sc or more, and coarse needle-shape eutectic Si and β-Al5FeSi phases were segmented and refined. The nanosized Al3Sc intermetallic compound was observed to be uniformly distributed in the modified Al matrix.
Ti-Al-N ($Ti_{75}$$Al_{25}$ N) and Ti-Al-Si-N ($Ti_{69}$$Al_{23}$$Si_{8}$N) coatings synthesized by a DC magnetron sputtering technique were studied comparatively with respect to phase characterization and high-temperature oxidation behavior. $Ti_{69}$$Al_{23}$$Si_{ 8}$N coating had a nanocomposite microstructure consisting of nanosized(Ti,Al,Si)N crystallites and amorphous $Si_3$$N_4$, with smooth surface morphology. Ti-Al-N coating of which surface $Al_2$$O_3$ layer formed during oxidation suppressed further oxidation. It was sufficiently stable against oxidation up to about $700^{\circ}C$. Ti-Al-Si-N coating showed better oxidation resistance because both surface Ab03 and near-surface $SiO_2$ layers suppressed further oxidation. XRD, GDOES, XPS, and scratch tests were performed.
Plasma assisted molecular beam epitaxy(PAMBE)를 사용하여 Si 기판위에 성장시킨 AlN 박막에 대하여 성장온도 및 기판의 방향성에 따른 박막의 결정성 변화를 분석하였다. Reflection high energy electron diffraction(RHEED) 패턴을 이용하여 성장 중의 결정성을 관찰하였고, 성장 후에는 X-ray diffraction(XRD), double crystal X-ray diffraction(DCXD), transmission electron microscopy/diffraction(TEM/TED)분석을 하였다. $850^{\circ}C$이상의 온도에서 Si(100)위에 성장된 AlN박막은 육방정계의 c축 방향으로 우선 배향되어 있음을 확인하였으며 Si(111)위에 성장된 AlN박막의 경우 AlN(0001)/Si(111), AlN(1100)/Si(110), AlN(1120)/Si(112)의 결정방위를 가지고 성장하였음을 확인하였다. 또한 Si(111) 기판 위에서는 전위와 적층결함 등 많은 결정결함에 의해 DCD패턴의 반치폭이 2$\theta$=$36.2^{\circ}$에서 약 3000arcsec에 이르는 등 결정성은 좋지 않았으나 AlN박막이 단결정으로 성장된 것으로 나타났다.
The microstructure and tensile properties of Al-Mn/Al-Si hybrid aluminum alloys prepared by electromagnetic duocasting were investigated. Only the Al-Mn alloy showed the typical cast microstructure of columnar and equiaxed crystals. The primary dendrites and eutectic structure were clearly observed in the Al-Si alloy. There existed a macro-interface of Al-Mn/Al-Si alloys in the hybrid aluminum alloys. The macro-interface was well bonded, and the growth of primary dendrites in Al-Si alloy occurred from the macro-interface. The Al-Mn/Al-Si hybrid aluminum alloys with a well-bonded macro-interface showed excellent tensile strength and 0.2% proof stress, both of which are comparable to those values for binary Al-Mn alloy, indicating that the strength is preferentially dominated by the deformation of the Al-Mn alloy side. However, the degree of elongation was between that of binary Al-Mn and Al-Si alloys. The Al-Mn/Al-Si hybrid aluminum alloys were fractured on the Al-Mn alloy side. This was considered to have resulted from the limited deformation in the Al-Mn alloy side, which led to relatively low elongation compared to the binary Al-Mn alloy.
TiN, Ti(C,N), TiAlSiN, TiZrAlN, TiAlCrSiN 박막을 제조한 후, 이 들의 고온산화 특성을 SEM, EPMA, TGA, TEM, AES 등을 이용하여 조사하고, 산화기구를 제안하였다. 산화속도, 생성되는 산화물의 종류와 분포는 박막의 조성, 산화온도, 산화시간에 따라 변하였다.
Quinary Ti-Al-Si-C-N films were successfully synthesized on SUS 304 substrates and Si wafers by a hybrid coating system combining an arc ion plating technique and a DC reactive magnetron sputtering technique. In this work, the effect of Si content on the microstructure and mechanical properties of Ti-Al-C-N films were systematically investigated. It was revealed that the microstructure of Ti-Al-Si-C-N coatings changed from a columnar to a nano-composite by the Si addition. Due to the nanocomposite microstructure of Ti-Al-Si-C-N coatings, the microhardness of The Ti-Al-Si-C-N coatings significantly increased up to 56 GPa. In addition the average friction coefficients of Ti-Al-Si-C-N coatings were remarkably decreased with Si addition. Therefore, Ti-Al-Si-C-N coatings can be applicable as next-generation hard-coating materials due to their improved hybrid mechanical properties.
Al2O3$.$SiC particle was prepared was prepared by the self-propagting high temperature sYthesis(SHS) process from a mixture of SiO2, Al and C powders, The fabricated Al2O3$.$SiC particle was applied to 2024Al/(Al2O3$.$SiC)pcomposite as a reinforcement. Aluminum matix composites were fabricares by the powder extrusion method using the synthesized Al2O3$.$SiC particle and commercial 2024Al powder. Theoptimum preparation conditions for Al2O3$.$SiC partticle by SHS process were described. The influence of the Al2O3$.$SiC voiume fraction on the mechanical was composite was also discussed. Despite adiabatic temperature was about 2367K, SHs reaction was completed not by itself, but by using pre-heating. Mean particle size of final particle synthesized was 0.73 ${\mu}$m and most of the particle was smaller than 2${\mu}$m. Elastic modulus and tensile strength of the composite increased with increase the volume fraction of reinforcement but, tensile strength depreciated at 30 vol% of reinforcement.
PSG/$SiO_2$ 보호막 처리된 Al-1%Si 박막배선 내 sodium (Na)과 수분($H_2O$) 게터링(gettering) 현상을 측정, 분석하였다. PSG/$SiO_2$ 보호막과 Al-1%Si 박막을 상압CVD (APCVD: atmosphere pressure chemical vapor deposition)법과 DC 마그네트론 스퍼터로 각각 증착하였고, 이차이온 질량분석기(SIMS: secondary ion mass spectrometry)를 이용한 깊이분포측정(depth profiling) 분석을 통해 PSG/$SiO_2$ 보호막으로부터 Al-1%Si 박막배선 층까지의 sodium과 수분 등 성분들의 분포를 확인하였다. Sodium과 수분 피크 모두 Al-1%Si 박막배선 내부보다는 막 간 계면에서 강하게 나타났다. PSG와 $SiO_2$ 보호막 계면에서는 sodium 피크는 관찰되었지만 수분 피크는 관찰되지 않았다.
For comprehensive understanding of the formation behavior of $\beta-Al_5FeSi$ phase in Al-Si-Cu alloys with the existence of Fe element, microstructure characterizations were performed using combined analysis of OM, SEM-EDS, XRD. Especially, experimental and predictive works on solidification events of $\beta-Al_5FeSi$ phase as well as other phases formed together with $\beta-Al_5FeSi$ have been carried out by using DSC analysis and Java-based Materials Properties software (J. Mat. Pro.). Primary and eutectic $\beta-Al_5FeSi$ phases were able to distinguish from each other on microstructures by their morphological features. Primary $\beta-Al_5FeSi$ phase was seen to have rough surface perpendicular to growth direction, indicating free attachment of solute atoms in liquid state. On the other hand, the eutectic $\beta-Al_5FeSi$ phase was formed with plain and straight surface during eutectic reaction together with $\alpha$-Al phase. The eutectic reaction of $\beta-Al_5FeSi$ and $\alpha$-Al phases was seen to be able to separate into each formation depending on cooling rate.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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