The mechanical properties of polycrystalline thin-films, critical for Micro-Electro-Mechanical Systems (MEMS) components, are known to have the size effect and the scatter in the length scale of microns by the numbers of intensive investigation by experiments and simulations. So, the consideration of the microstructure is essential to cover these length scale effects. The lattice based stochastic model for the microstructure evolution is used to simulate the actual microstructure, and the fast and reliable algorithm is described in this paper. The kinetics parameters, which are the key parameters for the microstructure evolution based on the nucleation and growth mechanism, are extracted from the given micrograph of a polycrystalline material by an inverse method. And the method is verified by the comparison of the quantitative measures, the number of grains and the grain size distribution, for the actual and simulated microstructures. Finite element mesh is then generated on this lattice based microstructure by the developed code. And the statistical finite element analysis is accomplished for selected microstructure.
입도경향분석은 퇴적물 입도경향으로부터 퇴적물의 순이동방향을 도출하는 방법론이다. 입도경향으로부터 도출된 퇴적물의 순이동방향이 낙동강 하류의 삼각주연안 사주점의 지형변화 패턴과 잘 부합한다면 입도경향분석은 삼각주연안 사주섬의 지형변화를 연구하는 과정에서 효과적인 접근법이 될 수 있을 것이다. 이 연구는 Gao and Collins(1992)의 '퇴적물 이동벡터'법에 따라 도출한 퇴적물 순이동방향이 낙동강의 삼각주연안 사주섬의 지형변화를 이해하는 데 적절히 활용될 수 있는지를 검토한 것이다. 연구결과 퇴적물 이동벡터로부터 얻어진 퇴적물 순이동방향은 대체로 항공사진을 통해 추출한 지형변화 패턴를 반영하고 있음을 확인하였으나 지형변화가 급속히 일어나는 지역에서는 그렇지 않았다. 이는 입도경향분석을 통해 얻은 퇴적물 순이동방향이 대표하는 프로세스의 시간적 규모와 지형변화 분석자료의 시간적 규모, 지형변화율 등의 요소의 부합, 불부합 여부 등이 관련되어 있다고 판단된다. 입도경향분석을 낙동강 삼각주연안 사주섬에 적용하고자 할 경우 설명가능한 시간적 규모를 고려한 신중한 접근과 해석이 필요하다고 사료된다.
본 연구의 목적은 영상 처리를 통하여 자갈 이상의 조립질 재료로 이루어진 하상의 입도 분포를 추정하는 기법을 개발하는 것이다. 전체 과정은 개별 입자의 영상 분석과정과 혼합 입경으로 이루어진 하상 영상에서 입자를 추출하고 분석하여 입도 분포를 추정하는 두 과정으로 이루어졌다. 먼저 개별 입자들의 영상에 나타난 평면 특성(장축, 중간축, 면적 등)이 실제 입자와 어떤 관계를 가지는지 분석하였다. 이를 위하여, 3개 중소하천에서 240개의 자갈 시료를 채취한 뒤, 각 입자의 장축, 중간축, 단축의 길이와 중량을 측정하였다. 또, 채취된 입자를 하나씩 촬영하여 영상을 만들고, 영상에서 장축과 중간축, 투영면적을 계측하였다. 영상에서 계측된 정보와 버니어 캘리퍼스와 저울을 이용하여 실제 측정한 자료를 비교하였다. 입자의 개별 측정 결과 자갈 하천의 하상 재료의 형상계수는 0.514~0.585 이었다. 또한 자갈의 중량은 장축이나 중간축보다는 투영면적과의 상관성이 더 높다. 따라서 영상의 투영면적에서 중량을 산정할 수 있는 관계식을 작성하였다. 또, 자갈하상을 촬영한 영상에서 ImageJ 프로그램를 이용하여 입자 하나하나의 윤곽을 검출한 뒤, 입자의 투영면적을 산출하였다. 그리고 투영면적과중량의 관계식을 이용하여, 중량입도분포를 추정하는 방법을 제시하였다. 제안된 방법을 3개 하천에 적용해 본 결과 비교적 상당한 정확도로 자갈의 입도분포를 추정할 수 있었다. 다만, 추정된 입도곡선에서 일부분은 실측된 입도곡선과 차이를 보였으며, 이는 추후 개선되어야 할 부분이다.
최근 구속전단가공(Equal-Channel Angular Pressing)이라는 가공법을 이용하여 결정립을 미세화시키는 유효한 수단이 널리 이용되어지고 있다. 이러한 구속전단가공법을 이용해서 알루미늄합금의 결정립을 submicrometer 수준으로 미세화가 가능하게 되었다. 본 연구에서는 인장시험, 경도시험, 미세조직 관찰, 초음파탐상 및 음향방출 시험을 통해 알루미늄합금의 결정립 미세화 정도를 평가하였다. ECAP 가공 후 결정립 미세화에 의하여 강도 및 경도가 확실히 증가하였다. 초음파 탐상으로부터 초음파 음속은 ECAP 가공 후의 음속이 빠르게 나타났으며, 시간 -주파수 분석에서는 ECAF 가공 전의 시험편이 고주파수의 감쇠가 컸다. 그리고 ECAP 가공 후의 시험편에서 음향방출의 높은 중심주파수 대역이 나타났다. 본 논문은 비파괴적인 기법을 사용하여 결정립 미세화를 판단하는데 기초적인 자료로서의 활용이 기대된다.
This study is concerned with the effect of Cu and B addition on microstructure and mechanical properties of high-strength bainitic steels. Six kinds of steels were fabricated by varying alloying elements and hot-rolling conditions, and their microstructures and tensile and Charpy impact properties were investigated. Their effective grain sizes were also characterized by the electron back-scatter diffraction analysis. The tensile test results indicated that the B- or Cu-containing steels had the higher yield and tensile strengths than the B- or Cu-free steels because their volume fractions of bainitic ferrite and martensite were quite high. The B- or Cu-free steels had the higher upper shelf energy than the B- or Cu-containing steels because of their higher volume fraction of granular bainite. In the steel containing 10 ppm B without Cu, the best combination of high strengths, high upper shelf energy, and low energy transition temperature could be obtained by the decrease in the overall effective grain size due to the presence of bainitic ferrite having smaller effective grain size.
This work describes a method of determining material parameters included in recrystallization and grain growth models. Focus is on the recrystallization and grain growth models of Ni-Fe base superalloy, Alloy 718. High temperature compression tests at different strain, strain rate and temperature conditions were chosen to determine the material parameters of dynamic recrystallization model. The critical strain and dynamically recrystallized grain size and fraction at various process variables were quantitated with the microstructual analysis and strain-stress relationships of the compression tests. Besides, isothermal heat treatments were utilized to fit the material constants included in the grain growth model. Verification of the determined material parameters is carried out by comparing the measured data obtained from other compression tests.
This work investigated the material properties of Ni-P-B alloy electrodeposits obtained from a Ni sulfamate bath as a function of the contents of the P and B sources($H_3PO_3$ and dimethyl amine borane complex(DMAB), respectively) with/without additives. Chemical composition, residual stress, microstructure and micro hardness were investigated using ICP(inductively coupled plasma) mass spectrometer, flexible strip, XRD, TEM and micro Vickers hardness tester, respectively. From the results of the compositional analysis, it was observed that P and B are incorporated competitively during the electrodeposition and the sulfur from the additive is codeposited into the electrodeposit. The measured residual stress value increased in the order of Ni, Ni-P, Ni-B and Ni-P-B electrodeposits indicating that boron affects the residual tensile stress greater than phosphorus. As the contents of the alloying element sources of P and B increased, crystallinity and the grain size of the electrodeposit decreased. The effect of boron on crystallinity and grain size was also relatively larger than the phosphorus. It can be explained that the boron with a smaller atomic radius contributes to the increase of residual stress in the tensile direction and the larger restraining force against the grain growth more significantly than the phosphorus with a larger atomic radius. Introduction of an additive into the bath retarded crystallization and grain growth, which may be attributed to the change of the grain growth kinetics induced by the additive adsorbed on the substrate and electrodeposit surfaces during electrodeposition.
To determine the effects of microstructure on the fatigue crack propagation behavior in SM45C steel, experimental investigations have been carried out with the specimens of different grain sizes and different spacings between the Fe$_{3}$C particles. Fatigue and tensile tests were conducted and the quantitative analysis of the relations between the threshold stress intensity range and grain size, interparticle spacing and yield stress were carried out. Some of the conclusions obtained are as follows; (1) .DELTA.K$_{th}$ was observed to increase with grain size and the spacing between the Fe3C particles. (2) In both pearlite and spheroidite microstructures, .DELTA.K$_{th}$ was increased when yield stress was decreased.sed.
Kim, Do-Young;Park, Kyung-Bae;Kwon, Jang-Yeon;Jung, Ji-Sim;Xianyu, Wenxu;Park, Young-soo;Noguchi, Takashi
한국정보디스플레이학회:학술대회논문집
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한국정보디스플레이학회 2003년도 International Meeting on Information Display
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pp.656-660
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2003
We studied the crystallization behavior of LP-CVD a-Si film using UV pulsed laser. With increase in the shot number of irradiation by fixing its energy density, poly-Si film having a large grain size of $0.5 {\mu}m$ was obtained. By analyzing the crystallized Si films using optical analysis such as Raman spectroscopy or AFM technique etc., conspicuous correlation between the grain size and the resultant film properties such as the stress or the roughness has been found. With the increase in the energy density or the shots number of laser, remarkable grain growth occurred following to the roughness formation corresponding to the increase in the tensile stress.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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