• 한국산학기술학회논문지
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• 제18권12호
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• pp.644-649
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• 2017

자동차 산업에서는 환경 문제와 국제 유가 상승 등으로 인한 차량 경량화에 대한 요구가 증대되고 있다. 이에 따라 알루미늄 합금과 특수 소재 등이 차량 중량을 줄이는데 활용되고 있지만 비용과 강도 측면에서 철강소재를 극복하기 에는 여전히 많은 어려움이 있다. 따라서 강도와 성형성이 좋은 AHSS(Advanced High Strength Steel) 소재의 적용이 증가하고 있다. 특히 운전자 보호를 위한 안전 규제가 강화되면서 센터필러 (Center Pillar), 루프레일 (Roof Rail) 부분에 1.2GPa급 초고강도 강재의 적용이 점차 늘어나고 있으며 이종강재에 대한 자동차 차체 적용 또한 점차 증가하고 있다. 본 연구에서는 SGAFC1180 1.2t 강재의 저항 점용접성 및 용접부의 특성을 파악하였다. 시뮬레이션을 이용하여 너깃의 생성 및 성장 거동을 관찰하였으며 예측 성능은 오차율 10% 이내에서 유사한 경향을 나타내었다. 또한 이러한 거동이 공정변수인 동저항에 미치는 영향을 파악하였고 전단인장강도 및 너깃 직경과의 상관관계를 고찰하였다. 본 연구를 통하여 동저항의 패턴을 인식하여 패턴의 형태에 따라 용접 상태를 분류하고 용접 품질을 판단하는 시스템도 제안할 수 있을 것으로 사료된다.

• 한국표면공학회:학술대회논문집
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• 한국표면공학회 2017년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.77-77
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• 2017

Titanium and its alloys offer attractive properties in a variety of applications. These are widely used for the field of biomedical implants because of its good biocompatibility and high corrosion resistance. Titanium anodizing is often used in the metal finishing of products, especially those can be used in the medical devices with dense oxide surface. Based on SAE/AMS (Society of Automotive Engineers/Aerospace Material Specification) 2488D, it has the specification for industrial titanium anodizing that have three different types of titanium anodization as following: Type I is used as a coating for elevated temperature forming; Type II is used as an anti-galling coating without additional lubrication or as a pre-treatment for improving adherence of film lubricants; Type III is used as a treatment to produce a spectrum of surface colours on titanium. In this study, we have focused on Type II anodization for the medical (dental and orthopedic) application, the anodized surface was modified with gray color under alkaline electrolyte. The surface characteristics were analyzed with Focused Ion Beam (FIB), Scanning Electron Microscopy (SEM), surface roughness, Vickers hardness, three point bending test, biocompatibility, and corrosion (potentiodynamic) test. The Ti-6Al-4V alloy was used for specimen, the anodizing procedure was conducted in alkaline solution (NaOH based, pH>13). Applied voltage was range between 20 V to 40 V until the ampere to be zero. As results, the surface characteristics of anodic oxide layer were analyzed with SEM, the dissecting layer was fabricated with FIB method prior to analyze surface. The surface roughness was measured by arithmetic mean deviation of the roughness profile (Ra). The Vickers hardness was obtained with Vickers hardness tester, indentation was repeated for 5 times on each sample, and the three point bending property was verified by yield load values. In order to determine the corrosion resistance for the corrosion rate, the potentiodynamic test was performed for each specimen. The biological safety assessment was analyzed by cytotoxic and pyrogen test. Through FIB feature of anodic surfaces, the thickness of oxide layer was 1.1 um. The surface roughness, Vickers hardness, bending yield, and corrosion resistance of the anodized specimen were shown higher value than those of non-treated specimen. Also we could verify that there was no significant issues from cytotoxicity and pyrogen test.

• 대한치과보철학회지
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• 제35권4호
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• pp.706-718
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• 1997

Ceramometal crowns are common restorations in fixed prosthodontics because of their casting accuracy, the high strength properties of the metal, and the cosmetic appearance of porcelain. However, deterioration of the initial fit of the metal coping has been observed after the porcelain firing cycle. The distortion due to repeated firing makes it difficult to fit crown margin and elicits microleakage. The major causes of distortion are the residual stress that accumulate during wax-up, casting, cold work and the induced stress caused by the mismatch of porcelain-metal thermal contraction. This study examined the marginal fit changes of metal copings in relation to repeated firing and the effects of heat treatment that reduce the distortion resulted from residual stress. The marginal changes of the copings that were treated with conventional method and those treated with heat before repeated firing, were evaluated. The metal die which represented preparations of a maxillary central incisor was fabricated, and 45 wax patterns were cast with nonprecious metal alloys. The heat treatment of each group was performed as follows. Group 1(control) : Casting - Devesting - Cold work - Firing Group 2 : Casting - Heat treatment - Devesting - Cold work - Firing Group 3 : Casting - Devesting - Cold work - Reinvesting - Heat treatment - Devesting - Firing The copings were fired 3 times. After each firing, the marginal fit changes were measured with inverted metallurgical microscope at the 4 reference points located at labial, lingual, and both proximal surface. Measurements were compared, and statistically analyzed. The results were as follows ; 1. In all groups, the highest value of marginal fit changes of the copings studied were found after the first firing cycle. 2. When the distortion of each experimental group at the first firing cycle were compared, group 1 exhibited the greatest changes($20-27{\mu}m$), followed by group 2($9-13{\mu}m$), and group 3($8-10{\mu}m$). 3. The copings treated with heat before devesting(group 2) revealed significantly smaller marginal fit changes than the copings treated with conventional method(group 1). (p<0.01) 4. The copings treated with heat after reinvesting(group 3) revealed significantly smaller marginal fit changes than the copings treated with conventional method(group 1). (p<0.01) 5. No siginificant differences in marginal fit changes were found between the copings treated with heat before devesting(group 2) and the copings treated with heat after reinvesting(group 3). (p>0.01)

• Journal of the Korean Wood Science and Technology
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• 제42권6호
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• pp.691-699
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• 2014

용융점이 $138^{\circ}C$인 Bi-Sn 혼합합금 주입방법을 이용한 용융합금주입목재복합체의 제조를 통해 목재의 단점인 치수 안정성과 내구성의 개선을 하고자 3가지 주요 침 활엽수 수종의 수종별 최적주입조건을 구명하고, 주입에 따른 금속주입목재복합체의 중량증가율, 열전도도, 전기저항 등의 물리적 성질과 기계적 성질을 실험하여 다음과 같은 결과를 얻었다. 1. 금속주입목재의 최적처리 조건은 $185^{\circ}C$, 진공시간 10분 조건하에서 radiata pine의 경우 $10kgf/cm^2$ 가압시간 2분 30초, red oak는 $30kgf/cm^2$, 가압시간 10분, white oak는 $50kgf/cm^2$, 가압시간 10분에서 최적의 주입조건을 나타냈다. 2. 금속주입목재복합체의 외관적 특징은 전체적으로 재색은 회백색을 나타냈으며, 목재의 무늬를 그대로 유지하고 있다. 3. 침엽수 수종인 radiata pine은 저온용융합금주입처리로 인해 중량증가율은 12배, 밀도는 $6.13g/cm^3$으로 15배나 증가하였으나, 인테리어용으로 주로 사용되는 red oak와 white oak 등의 활엽수의 경우 목재해부학적 특성으로 의해 radiata pine보다는 낮은 5~6배의 밀도증가율을 나타냈다. 4. 주입된 목재는 침 활엽수 모두 금속주입으로 인해 수분흡수율과 두께팽윤율이 현저히 감소하였고, 매우 높은 치수 안정성을 나타냈으며, 금속주입목재복합체의 휨강도, 휨영계수, 경도 및 전기전도도와 열전도도 등도 무처리목재보다 매우 크게 향상되었다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제36권4호
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• pp.421-428
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• 2012

본 논문에서는 알루미늄 7075-T6 재료의 부식 기간별 표면 산화막 형성이 피로거동에 미치는 영향에 대해 연구하였다. 사용된 알루미늄 재료는 부식에 대한 부동태화 현상으로 부식저항 특성이 높은 금속으로 알려져 있다. 알루미늄 합금은 다른 재료에 비해 가볍고 강한 재료 특성 때문에 항공기 부품 산업과 같은 다양한 산업분야에서 널리 사용되고 있다. 때문에 부식에 대한 재료의 피로거동 특성과 부식에 대한 부동태화 특성에 대한 연구가 요구된다. 4절점 회전 굽힘 시험기를 사용하여 부식 기간별 재료의 피로거동 특성을 확인하였고, 표면 거칠기를 측정하여 부식 기간별 알루미늄 재료의 표면 부식 정도를 평가하였다. 또한 전자주사현미경을 통해 파단면 분석 및 재료 표면에 형성된 산화막을 측정하였다. 실험결과 초기 부식 4주 동안은 부식이 활발히 진행되어 피로수명은 크게 감소하고 표면 거칠기는 증가하였다. 하지만 4주 이후부터 재료의 부동태화 현상으로 부식 반응이 둔화되는 경향을 보였다. 전자주사현미경을 통한 분석에서도 표면 산화막의 성장이 4주 이후부터 둔화되어 재료 표면의 산화막이 보호층 역할을 하여 더 이상의 부식진행을 방지한다는 결론은 얻었다.

• 분석과학
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• 제12권3호
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• pp.235-242
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• 1999

점계수법이나 영상분석법으로는 미세조직상 구분이 어렵고 측정이 곤란할 정도로 미량인 석출물들의 분율을 구하는 것이 불가능하다. 본 연구에서는 미량석출물을 전기화학적으로 모재에서 추출한 후, 추출물에 대한 정량 X-선 회절분석법을 이용하여 니켈기 초내열합금 Udimet 720의 기계적성질에 중요한 영향을 미치는 미량석출물인 시그마, 탄소화물, 붕소화물 등의 상분율을 측정하였다. 미량석출물들의 양적 변화를 유도하기 위해 합금을 $800^{\circ}C$에서 3000시간까지 노출시켰을 때, 유지시간이 증가할수록 시그마상의 석출양이 지수함수적으로 증가하였으며 3000시간 정도 유지되면 시그마상 석출이 둔화되어 포화상태에 가깝게 되는 것을 확인하였다. 석출이 완료되는 시점은 약 5000시간 부근으로 예측되며, 최대로 석출할 수 있는 시그마상의 양은 무게비로 5% 정도였다. 한편, $M_{23}C_6$와 $M_3B_2$의 양은 유지시간에 무관하게 무게분율로 0.1~0.5% 범위의 일정한 값을 보였다.

• 한국분말야금학회:학술대회논문집
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• 한국분말야금학회 1999년도 춘계학술대회 및 발표대회 강연 및 발표논문 초록집
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• pp.5-5
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• 1999

The Principal deficiency of the existing notion about the sintering-mixtures consists in the fact that almost no attention is focused on the Phenomenon of alloy formation during sintering, its connection with dimensional changes of powder bodies, and no correct ideas on the driving force for the sintering process in the stage of establishing chemical equilibrium in a system are available as well. Another disadvantage of the classical sintering theory is an erroneous conception on the dissolution mechanism of solid in liquid. The two-particle model widely used in the literature to describe the sintering phenomenon in solid state disregards the nature of the neighbouring surrounding particles, the presence of pores between them, and the rise of so called arch effect. In this presentation, new basic scientific principles of the driving forces for the sintering process of a two-component powder body, of a diffusion mechanism of the interaction between solid and liquid phases, of stresses and deformation arising in the diffusion zone have been developed. The major driving force for sintering the mixture from components capable of forming solid solutions and intermetallic compounds is attributed to the alloy formation rather than the reduction of the free surface area until the chemical equilibrium is achieved in a system. The lecture considers a multiparticle model of the mixed powder-body and the nature of its volume changes during solid-state and liquid-phase sintering. It explains the discovered S-and V-type concentration dependencies of the change in the compact volume during solid-state sintering. It is supposed in the literature that the dissolution of solid in liquid is realised due to the removal of atoms from the surface of the solid phase into the melt and then their diffusicn transfer from the solid-liquid interface into the bulk of liquid. It has been shown in our experimental studies that the mechanism of the interaction between two components, one of them being liquid, consist in diffusion of the solvent atoms from the liquid into the solid phase until the concentration of solid solutions or an intermetallic compound in the surface layer enables them to pass into the liquid by means of melting. The lecture discusses peculimities of liquid phase formation in systems with intermediate compounds and the role of the liquid phase in bringing about the exothermic effect. At the frist stage of liquid phase sintering the diffusion of atoms from the melt into the solid causes the powder body to grow. At the second stage the diminution of particles in size as a result of their dissolution in the liquid draws their centres closer to each other and makes the compact to shrink Analytical equations were derived to describe quantitatively the porosity and volume changes of compacts as a result of alloy formation during liquid phase sinteIing. Selection criteria for an additive, its concentration and the temperature regime of sintering to control the density the structure of sintered alloys are given.

• 보존과학회지
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• 제32권1호
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• pp.33-42
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• 2016

근 현대문화재는 다양한 재질의 재료가 공존하는 특성을 갖고 있다. 문화재를 보존하고 관리함에 있어 근 현대문화재에 대한 재질분석이 미비한 실정이었다. 본 연구에서는 대한민국역사박물관 소장 인력거를 대상으로 각 재질별로 분석을 실시하였다. 금속, 목재, 도료, 섬유 및 가죽에 대해서 P-XRF, 수종분석, 도막층분석, FT-IR, 현미경 관찰을 통해 분석을 실시하였다. 분석결과 금속은 대부분 구리(Cu), 아연(Zn) 합금이 확인되었고 부분적으로 철(Fe)과 니켈(Ni)이 측정되었다. 특히 니켈(Ni) 합금은 근대시기에 와서 사용된 금속으로 인력거에 사용된 금속이 근 현대에 제작된 것으로 유추할 수 있었다. 목재는 참나무속, 대나무류, 편백나무류가 식별되었다. 편백나무류는 일본 자생종으로 목부재의 일부분이 일본에서 제작되었을 것이라고 판단된다. 도막층은 인력거 외부에 5회 이상 도료가 칠해진 것으로 확인되었고 내부에서는 3회 정도 도료가 칠해진 것으로 나타났다. 이는 내부에서 더 간단한 도색작업이 이루어졌을 것으로 판단된다. 섬유 및 가죽 분석결과 면(Cotton)과 양모(Wool)가 사용되었고 가죽은 우피(牛皮)를 이용한 것으로 사료된다. 본 연구 결과를 토대로 근 현대문화재 재질에 대한 기초 자료 및 진정성 있는 보존 연구에 활용될 것이라 기대한다.

• 보존과학회지
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• 제34권5호
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• pp.433-442
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• 2018

본 연구에서는 전통 제철법을 이용해 사철강괴와 사철강괴에 현대강을 접합한 응용강괴 2개를 생산한 후 철제 칼 3자루를 제작하여 금속학적 특성을 비교하였다. 금속현미경과 SEM-EDS 분석결과, Fe-C 합금의 아공석강이었으며, 미세한 Ferrite와 Pearlite가 전체적으로 관찰되며, 칼날에 Martensite가 관찰되었다. 비커스 경도 분석 결과, 사철강 칼(K1)이 533.38 HV, 사철-니켈탄소강 칼(K3)은 514.8 HV, 사철-탄소강 칼(K2)가 477.02 HV로 측정되었다. 마모에 의한 질량감소율은 K1이 0.058%, K3는 0.060%, K2가 0.144%로 측정되었다. 시료의 표면무늬에 대한 EPMA 분석 결과, 표면무늬는 C의 함량의 차이 혹은 화학조성에 의해 무늬가 드러난다는 것을 확인하였다. 향후 칼날의 경도 값을 올려 내마모성을 증가시키기 위해서는 열처리 공정에 대한 추가적인 연구가 필요하며, 전통 제철법으로 제작한 강괴는 니켈 탄소강과 접합하여 사용한다면 우수한 품질의 철제품을 제작할 수 있을 것이다.

• 한국표면공학회:학술대회논문집
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• 한국표면공학회 2018년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.96-96
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• 2018

금속재료 중 알루미늄(Al)은 일반적으로 많이 사용되는 철강재에 비해 그 비중이 약 $1/3(2.7g/cm^3)$인 경량이고 열전도율이 약 3배($196kcal/^{\circ}C$, $20^{\circ}C$)로 높은 특성 등을 갖고 있다. 또한 대량생산에 의한 경제성을 가지기 때문에 건축 구조재, 전기 및 가전 등 다양한 산업 분야에서 널리 사용되고 있다. 특히, 위와 같은 특성으로 인해 열교환기의 종류에서 응축기(Condenser) 및 증발기(Evaporator)는 알루미늄(Al)을 널리 사용하고 있다. 하지만 단일 응축기 부품에도 이종 알루미늄 소재가 사용됨에 따라 갈바닉 부식이 발생할 수 있다는 단점이 있다. 따라서 본 연구에서는 현재 상용되고 있는 열교환기 중 응축기에서의 이종 알루미늄 재료로 인해 나타나는 갈바닉 부식 특성을 관찰-분석-연구 하였다. 본 연구에 사용된 알루미늄 재료는 현재 응축기 재료 중에서 각각 Tube와 Fin으로 널리 상용되고 있는 Al 1100과 Al 3003을 사용하였다. 표면 모폴로지는 SEM을 통해 관찰하였고 EDS를 통해 조성원소를 분석하였다. 또한 내식성 평가를 위해 5% NaCl 환경에서의 SST(Salt spray test, 염수분무시험) 시험과 3% NaCl 용액 내 자연침지 시험 및 탈기된 3% NaCl 용액 내 전기화학적 동전위 양극 분극 시험을 진행하였으며 더불어 갈바닉 부식 시험에 따른 혼합 전위 측정 및 외관 관찰을 하였다. 각 재료는 실험에 대해 동일한 표면적을 노출시켜 시험하였다. 5% NaCl 환경에서의 염수분무 시험 결과 Fin(Al 3003)의 경우에는 Tube(Al 1100) 보다 빠른 부식거동을 보이며 국부적인 공식부식(Pitting corrosion)이 촉진되었다. Tube(Al 1100)의 경우에는 치밀한 Al2O3 형성과 부식에 따른 Al(OH)3를 생성함에 따라 Fin(Al 3003)에 비해 느린 부식거동을 보였다. 3% NaCl 용액 내 자연 침지 및 전위 측정 결과 초기 전위는 Fin(Al 3003, 약 -0.85V/SCE)이 Tube(Al 1100, 약 -1.05V/SCE)에 비해 더 높은 값을 가지며 약 72시간 이후 Tube(Al 1100) 시편이 더 안정적인 전위 값을 나타냈다. 이는 안정적인 Al(OH)3 피막 형성에 기인한 것으로 사료된다. 탈기된 3% NaCl 용액 내 전기화학적 동전위 양극 분극 시험 결과 Fin(Al 3003) 시편에서 더 귀한 부식 전위 값을 나타냈지만 부식 전류는 더 낮은 값을 나타냈다. 상기 시험 결과를 바탕으로 Fin-Tube 간 장기간 접촉 시에는 갈바닉 부식이 발생할 수 있을 것으로 사료된다. 갈바닉 부식 시험 결과 초기 혼합 전위는 약 -1.05 V/SCE를 나타냈으며 약 288시간 경과 후 약 -0.85 V/SCE 값을 나타냈다. 이는 자연 전위 측정 및 동전위 양극 분극 시험에서의 부식 전위 값에서 알 수 있듯이 더 비한 전위인 Tube(Al 1100) 시편이 Fin(Al 3003) 시편에 대해 희생양극적(Sacrificial anode)인 역할을 한 것을 확인할 수 있었다. 또한 갈바닉 부식 전위 측정 간 외관 관찰에서도 Tube(Al 1100) 시편은 빠르게 흑변 하는 것을 확인할 수 있었으며 Fin(Al 3003) 시편은 침지 300시간 이후에도 초기와 유사한 표면 상태 및 광택을 유지하였다. 이상의 SST 시험, 자연 침지 시험, 전기화학적 양극 분극 시험 및 갈바닉 부식 시험 결과를 바탕으로 단일 부품 내 이종 알루미늄 소재 간 접촉 및 그에 따른 갈바닉 부식 발생을 확인할 수 있었다. 따라서 동종 성분이라고 할지라도 단일 부품 제작 시에는 그 사용 환경에 따라 이종 금속 재료의 사용에 대한 재고가 필요할 것으로 사료된다.