• Journal of Korea Foundry Society
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• v.3 no.1
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• pp.13-21
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• 1983

In order to determine the feeding distance of aluminiun alloys (Alsi7Mg and AlCu4Ti) bar castings in the sand mold, the distance of the sound castings has been observed by radiograph for various risers, melt treatment, and casting design. Variation of porosity and hardness with the distance from the riser were also measured in order to determine the casting soundness. The results obained were as follows; 1) The modulus of riser should be 1.4 times of the casting`s 2) The maximum distance which can be made sound is greatly dependent on chemical composition and ingate location, and follows the rules given by the formula; a) When the melt flows into the casting first, and the riser afterward, D = 37.7 ${\sqrt{T}}$ for AlSi7Mg D = 31.2 ${\sqrt{T}}$ for pure aluminium D ${\ge}$ 54.8 ${\sqrt{T}}$ for AlCu4Ti Where T = casting thickness in mm Of this maximum distance, $aa{\sqrt{T}}$ for AlSi7Mg and 7.5 ${\sqrt{T}}$ for pure aluminium is made sound by the chilling effect of the casting edge. b) When the melt flows into the casting passing through the riser, $30{\times}30{\times}600mm$ bars can be made sound in all cases 3) Percentage of porosity is higer in AlCu4Ti than AlSi7Mg. And it is increased gradually by moving closer to the riser in case of $30{\times}30{\times}600mm$ bars, but for the $30{\times}30{\times}600mm$ bars it is increased gradually by moving closer to the center of bars. 4) Hardness variation is similar to the tendency of porosity. And it decreased gradually with approaching to the center in case of $30{\times}30{\times}600mm$ bars.

• Proceedings of the KWS Conference
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• 2002.10a
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• pp.555-560
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• 2002

Brazing of Al to Cu using AI-Si-Mg-Bi brazing alloy has been carried out in the vacuum furnace. In the bonded interlayer, there were two kinds of intermetallic compounds. One of these intermetallic compounds was e phase and the other was b phase. The growth of b phase was controlled by diffusion Al into Cu. Deformation behavior of Al-Cu brazing joint was brittle without deformation of the base metal. Shear strength of the joint was only about 20MPa. The shear specimen broken in the intermetallic compound, which was mainly e phase. Shear strength did not depend on the bonding temperature.

• Journal of Powder Materials
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• v.15 no.2
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• pp.142-147
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• 2008

The hypereutectic Al-20 wt%Si powders including some amount of Cu, Fe, Mg, Mn were prepared by a gas atomization process. In order to get highly densified Al-Si bulk specimens, the as-atomized and sieved powders were extruded at $500^{\circ}C$, Microstructure and tensile properties of the extruded Al-Si alloys were investigated in this study. Relative density of the extruded samples was over 98%. Ultimate tensile strength (UTS) in stress-strain curves of the extruded powders increased after T6 heat treatments. Elongation of the samples was also increased from 1.4% to 3.2%. The fracture surfaces of the tested pieces showed a fine microstructure and the average grain size was about $1{\mu}m$.

• Journal of Mechanical Science and Technology
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• v.20 no.6
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• pp.819-827
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• 2006

The stress-strain relation of aluminum (Al) alloy foam cell wall was evaluated by the instrumented sharp indentation method. The indentation in a few micron ranges was performed on the cell wall of Al-alloy foam having a composition or Al-3wt.%Si-2wt.%Cu-2wt.%Mg as well as its precursor (material prior to foaming). To extract the stress-stram relation in terms of yield stress ${\sigma}_y$, strain hardening exponent n and elastic modulus E, the closed-form dimensionless relationships between load-indentation depth curve and elasto-plastic property were used. The tensile properties of precursor material of Al-alloy foam were also measured independently by uni-axial tensile test. In order to verify the validity of the extracted stress-strain relation, it was compared with the results of tensile test and finite element (FE) analysis. A modified cubic-spherical lattice model was proposed to analyze the compressive behavior of the Al-alloy foam. The material parameters extracted by the instrumented nanoindentation method allowed the model to predict the compressive behavior of the Al-alloy foam accurately.

• 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.

• 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.

• Journal of Power System Engineering
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• v.20 no.3
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• pp.17-21
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• 2016

The corrosion behavior of aluminum alloys in the $H_2SO_4$ solution was investigated based on potentiodynamic techniques. Electrochemical properties, such as corrosion potential($E_c$), passive potential($E_p$), corrosion current density($I_c$), corrosion rate(mpy), of Al-Mg-Si, Al-Cu-Si and Al-Si alloys were characterized at room temperature. Passive aluminum oxide film, which including $Al_2(SO_4)_3$ and $3Al_2O_34SO_38H_2O$, were uniformly formed on the surface via the reaction of Al with $SO{_3}^{2-}$ or $SO{_4}^{2-}$ ions in the $H_2SO_4$ solution and the dependence of the corrosion behavior on the alloying element was discussed. The selective leaching of alloy element increased with increasing Cu content in the aluminum alloys.

• 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 Welding and Joining
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• v.22 no.5
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• pp.65-72
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• 2004

The tendency and degree of hot cracking of high strength 5083, 6N01 and 7N01 Al alloy welds by using DCSP-GTAW through modified Varestraint test and autogenous butt welding were investigated. In hot cracking test, 6N01 alloy showed the highest susceptibility to hot cracking in the weld metal and HAZ. Cracking susceptibilities generally increased with increase of solidification temperature range of the base metal and bead penetration-to-width ratio of the weld metal. The cracks in welds of the alloys vertically formed to solid-liquid interface and propagated along with columnar grain boundaries. The fracture facets of cracks showed the typical morphology of solidification crack observed as dendritic structures. Especially, in 6N01 alloy, liquation cracks which were due to elements of Si, Fe and Mg also observed in HAZ near fusion boundary. In butt welding of different Al alloys, the bead crack was mainly occurred in the welds of 6N01, 7N01 and other Al alloys together with 6N01 or 7N01. In the butt welds of 7N01, it was found that the component of Cu had an effect on the higher susceptibility to the hot cracking.

• Journal of Powder Materials
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• v.30 no.3
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• pp.255-261
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• 2023

Aluminum alloys are widely utilized in diverse industries, such as automobiles, aerospace, and architecture, owing to their high specific strength and resistance to oxidation. However, to meet the increasing demands of the industry, it is necessary to design new aluminum alloys with excellent properties. Thus, a new method is required to efficiently test additively manufactured aluminum alloys with various compositions within a short period during the alloy design process. In this study, a combinatory approach using a direct energy deposition system for metal 3D printing process with a dual feeder was employed. Two types of aluminum alloy powders, namely Al6061 and Al-12Cu, were utilized for the combinatory test conducted through 3D printing. Twelve types of Al-Si-Cu-Mg alloys were manufactured during this combinatory test, and the relationship between their microstructures and properties was investigated.