Kim, Jong-Do;Kwak, Myung-Sub;Song, Moo-Keun;Park, Seung-Ha
Journal of Welding and Joining
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v.27
no.6
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pp.68-73
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2009
Recently, as titanium and titanium alloys are being increasingly used in wide areas, there are on-going researches to obtain high quality weld zone. In particular, growing interest is being drawn to laser welding, which involves low heat input and large aspect ratio in various welding processes and can facilitate shield in atmospheric condition compared with electron beam welding. The first report covered the analysis of embrittlement by the bead color of weld zone through quantitative analysis of oxygen and nitrogen and measurement of hardness as basic experiment to apply laser welding to titanium. Results indicated that the element that affect embrittlement the most was nitrogen, and as embrittlement and oxygenation go on, bead color changed to silver, gold, brown, blue and gray. This study performed butt welding of pure titanium and STS304 by using 1kW CW Nd:YAG laser, and to find out basic physical properties, evaluated welding performance by laser output, welding speed, root gap and misalignment etc, and examined mechanical properties through tensile stress and Erichsen test. The reason particles of pure titanium welded metal and HAZ are greater than STS304 is because they are pure metal and do not include many impure elements that work as nuclei in case of resolidification, thus becoming coarse columnar crystals eventually. In addition, the reason STS304 requires more energy during welding than pure titanium is because the particle size of base metal is smaller.
The demand of LNG tank and the constituting material, i.e., the Al5083 thick plate, increased due to the rapid growth LNG market. To weld the Al5083 thick plate, the gas metal arc welding (GMAW) of high current is necessary to increase manufacturing productivity incurred by the multi pass welding. However, the arc welding vaporizes the volatile element such as magnesium (Mg). This phenomenon changes the Mg composition of the weld metal and the mechanical properties. The study investigated the weldability of Al5083 alloys after conducting high current GMAW. The Al5083 alloy was welded by using different size of welding wires and high current (800-950A). As the arc current increased from 800A to 950A, the mechanical strength decreased and the secondary dendrite arm spacing (SDAS) increased. Even though the arc current increased SDAS, the mechanical strength decreased due to the Mg loss in the weldment. The large diameter of welding wire decreased the dilution of the weld, therefore increasing the Mg content and the strength of the weld. For the reason, the content of Mg in welds was a major parameter to determine the mechanical property for the high current GMAW. For the arc current between 800A and 950A, the yield strength of the weldments showed a relationship with the weight percent of Mg content ($X_{Mg}$): Y.S = 27.9($X_{Mg}$)-11.
In this study, a new concept of aluminum-matrix composites and the possibility of in-situ processing are suggested, and preliminary results on AI- Ti system are presented. Fine powders of AI-lO% Ti were prepared by the gas atomization so that fine $Al_3Ti$ formed into flake shape. A 25v/o $Al_3Ti/Al$ composite sample was made by the powd er metallurgy process involving hot extrusion. Microstructure and mechanical behavior both at room temperature and high temperatures were analysed by OM, SEM, TEM and tension test. Microstructural characteristics and mechanical properties of the composites exhibited similar behavior to those of $SiC_w/2124$ composites. Merits and drawbacks of the $Al_3Ti/Al$ composites are discussed together with a possibility of further improvement.
Lee Seung-Woo;Kim Yun-Jong;Ruy Jae-Gyeoung;Park Joong-Keun;Kim Won-Soo;Kim Taik-Nam
Korean Journal of Materials Research
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v.15
no.9
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pp.585-588
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2005
Titanium and Titanium alloys are widely used as an orthopedic and dental implant material because of their excellent biocompatibility and mechanical strength. In this study, ECAP Cp-Ti and Cp-Ti were heat treated for different annealing time of 30 min, 90 min and 3 hours. The grain size for each condition was studied. The micro-Vicker hardness test was carried out f3r each different heat treated samples. The micro-Vicker hardness test for ECAP Cp-Ti, Cp-Ti and Cp-Ti (3hr) revealed hardness values of 239.5, 182 and 144 Hv, respectively. The grain size was increased from approximately $70{\mu}m\;to\;300{\mu}m$ with the increase in heat treatment time from 30 min to 3 hours. The heat treated samples were tested for their biocompatibility in simulated body fluid (SBF) and corrosion rates was determined using Polarization Curve test (PCT). The PCT results showed Cp-Ti with comparatively high corrosion potential of -0.18 V and corresponding corrosion current of $2\times10^{-6}$ A, while the corrosion rate in ECAP Cp-Ti and Cp-Ti (30 min annealed) showed very similar results of corrosion potential about -0.47 V with corresponding corrosion current of $7\times10^{-8}$ A.
To investigate that the theoretical formulas for extrusion forces are applicable to the manufacturing plant, the maximum extrusion forces were calculated from Siebel's and Geleji's formulas and also measured using 550 ton extrusion press. Parameters such as flow stress, $K_f$, angle of dead metal zone, $\alpha$ were obtained experimentally in order to calculate the maximum extrusion forces by the the theoretical formulas, and it was showed that the results were reliable as the deformation efficient factor, $\eta _f$ was determined to be less than 0.5. The maximum extrusion forces calculated from Siebel's formula and Geleji's formula for the angle of dead metal zone, $\alpha = 50^{\circ}$ were approached to the experimental results. However, it was found that Siebel's formula is more useful to apply to the manufacturing plant.
The present study is intended to comparatively investigate the changes in microstructure and tensile properties at room and elevated temperatures in commercial AM50(Mg-5%Al-0.3%Mn) and 0.3 wt%CaO added ECO-AM50 alloys produced by permanent mould casting. The typical microstructure of AM50 alloy was distinctively characterized using two intermetallic compounds, ${\beta}(Mg_{17}Al_{12})$ and $Al_8Mn_5$, along with ${\alpha}$-(Mg) matrix in an as-cast state. The addition of a small amount of CaO played a role in reducing dendrite cell size and quantity of the ${\beta}$ phase in the AM50 alloy. It is interesting to note that the added CaO introduced a small amount of $Al_2Ca$ adjacent to the ${\beta}$ compounds, and that inhomogeneous enrichment of elemental Ca was observed within the ${\beta}$ phase. The ECO-AM50 alloy showed higher hardness and better YS and UTS at room temperature than did the AM50 alloy, which characteristics can be mainly ascribed to the finer-grained microstructure that originated from the CaO addition. At $175^{\circ}C$, higher levels of YS and UTS and higher elongation were obtained for the ECO-AM50 alloy, demonstrating that even 0.3 wt%CaO addition can be beneficial in promoting the heat resistance of the AM50 alloy. The combinational contributions of enhanced thermal stability of the Ca-containing ${\beta}$ phase and the introduction of a stable $Al_2Ca$ phase with high melting point are thought to be responsible for the improvement of the high temperature tensile properties in the ECO-AM50 alloy.
In this study, Ti powders were fabricated from Ti scrap by the Hydrogenation-Dehydrogenation (HDH) method. The Ti powders were prepared from the spark plasma sintering (SPS) and their microstructure was investigated. Hydrogenation reactions of Ti scrap occurred at near $450^{\circ}C$ with a sudden increase in the reaction temperature and the decreasing pressure of hydrogen gas during the hydrogenation process in the furnace. The dehydrogenation process was also carried out at $750^{\circ}C$ for 2 hrs in a vacuum of $10^{-4}$ torr. After the HDH process, deoxidation treatment was carried out with the Ca (purity: 99.5%) at $700^{\circ}C$ for 2 hrs in the vacuum system. It was found that the oxidation content of Ti powder that was deoxidized with Ca showed noticeably lower values, compared to the content obtained by the HDH process. In order to fabricate the Ti compacts, Ti powder was sintered under an applied uniaxial punch pressure of 40 MPa in the range of $900-1200^{\circ}C$ for 5 min under a vacuum of $10^{-4}$ torr. The relative density of the compact was 99.5% at $1100^{\circ}C$ and the tensile strength decreased with increasing sintering temperature. After sintering, all of the Ti compacts showed brittle fracture behavior, which occurred in an elastic range with short plastic yielding up to a peak stress. Ti improved the corrosion resistance of the Ti compacts, and the Pd powders were mixed with the HDH Ti powders.
At present, the design of extrusion dies and operation in extrusion companies are primarily based on trial and error. The experience of the die designer, the press operator and the die corrector determine the performance of the extrusion die and the efficiency of the process. In order to produce defect-free products of desirable quality in terms of strength, surface quality and geometrical dimensions, it is important to obtain more knowledge of the processes that occur during extrusion. Recently, to reduce the costs of designing and manufacturing of extrusion dies, and to ensure the quality of the extruded products, numerical simulation for extrusion processes such as FEM (finite element method) is applied increasingly and becomes a very important tool for the design and development of new products. However, most of the studies about FE simulation have been accomplished for simple geometry and low extrusion ratio in the filed of steady metal flow conditions. The extruded products of AI alloy in industrial practice involve complicated sectional geometry. This study was designed to reduce the time of die design and manufacturing in the extrusion process using FEM simulation. FEM simulations of extrusion process were performed in non-steady states conditions by changing weld plate included in extrusion die set. Product which was employed in this study is heat sink that has been used in the parts of heat exchanger of electric circuits. It is generally applied for aluminum or its alloys due to heat efficiency and easy production of complicated shapes, and manufactured by extrusion process. The simulated results showed that weld plate shape in extrusion dies influences meta] flow and dimensional accuracy of products.
Kwon, Hyeok Gon;Park, Jong Moon;Oh, Myung Hoon;Park, No Jin
Journal of the Korean Society for Heat Treatment
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v.31
no.2
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pp.41-48
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2018
In this study, microstructural changes due to extrusion, rolling and heat treatment were studied to fabricate Al-4.0wt%Zn-1.5wt%Mg-0.9wt%Cu alloys with homogeneous microstructure suitable for metal cases of smart phones and electronic products fabricated through plastic working. After extrusion microstructure and texture were developed very differently on the surface and inside. Inside, coarse grains were formed and a strong Cube component orientation was developed. On the surface, a weak texture was developed with small grains. After 72% cold rolling the intensity of the Cube component orientation was lower, and uniform texture was developed in all the layers and the R-value was uniformly predicted. After recrystallization, the grain size difference between at the surface and the inside is smaller, when 72% rolling was performed, indicating that a uniform structure is formed. Texture develops almost randomly after recrystallization and exhibits uniform R-values at all layers.
The purpose of this study was to measure thermal expansions of dental investments, Biovest(Casting Investment. Dentsply International INC, U.S.A.), Multi-Best (Use for all dental chrome-cobalt alloys, The Ransom & Randolph Co. U.S.A.), Kerr(Inlay Investment. Sybron Kerr, U.S.A.), O. K. (Inlay Investment. Shofu Dental MFG, Co. Japan), Whip-Mix (Cristobalite Inlay Investment. Whip-Mix Corporation. U.S.A.). Thermal expansion of specimens(5mm in diameter and 50mm in length) was measured by a dilatometer at the temperature range from $20^{\circ}C$ to $700^{\circ}C$ by comparing expansion between standardized quartz and experimental specimens with heating rate about $300^{\circ}C$/hr. The following results were obtained. 1. The coefficient of thermal expansion of Biovest was $15{\times}10^{-6}/^{\circ}C$ in the water powder ratio 18/100 and $14{\times}10^{-6}/^{\circ}C$ in the water powder ratio 28/100. Those of Multi-Best were $9{\times}10^{-6}/^{\circ}C$ in the water powder ratio 14/100 and $7{\times}10^{-6}/^{\circ}C$ in the water powder ratio 24/100. 2. The coefficient of thermal expansion of Kerr were $17{\times}10^{-6}/^{\circ}C$ in the water powder ratio 38/100 and $14{\times}10^{-6}/^{\circ}c$ in the water powder ratio 48/100. Those of O. K. were $9{\times}10^{-6}/^{\circ}C$ in the water powder ratio 33/100 and $7{\times}10^{-6}/^{\circ}C$ in the water powder ratio 43/100 3. The coefficient of thermal expansion of Whip-Mix were $14{\times}10^{-6}/^{\circ}C$ in the water powder ritio 40/100 and $12{\times}10^{-6}/^{\circ}c$ Fein the water powder ratio 50/100. Those of Hi-Heat were $11{\times}10^{-6}/^{\circ}c$ in the water powder ratio 28/100 and $10{\times}10^{-6}/^{\circ}c$ in the water powder ratio 38/100.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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