This investigation was undertaken to establish the technologies of grain refinement and modification, and to characterize material properties, essential for high quality aluminum alloy castings. Grain refinement seldom changed DAS and eutectic Si size, but largely decrease grain size. The variations of grain size induced by grain refinement had a great influence on the elongation without changes in the tensile strength or yield strength. The optimum Ti level lies between 0.1% and 0.16% to achieve the best possible mechanical properties. DAS and grain size were little affected, but eutectic Si size was greatly refined by modification. The variation of eutectic Si size had a great effect on the elongation, impact value, fracture toughness and fatigue crack propagation rate without changes in the tensile strength or yield strength. The Sr content of 0.015% is optimum to modification.
Proceedings of the Korean Society for Technology of Plasticity Conference
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2008.05a
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pp.431-434
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2008
Effects of microstructure on the toughness of low carbon HSLA steels were investigated. Nickel decreased the ferrite-austenite transformation temperature, resulted in increase of the fraction of bainitic ferrite. However, it was decreased with increasing deformation amount at austenite region. Since fine austenite grains formed by dynamic recrystallization under large strain transformed to acicular ferrite or granular bainite rather than bainitic ferrite. The effective grain size, thus, was decreased by deformation and it resulted in lower ductile-brittle transition temperature (DBTT). The bainitic ferrite was thought to inhibit the fracture crack initiation and to delay the crack propagation by its high dislocation density and hard interlath $2^{nd}$ phase constituents, respectively. Thus, DBTT was also decreased by Ni addition in low carbon HSLA steels.
International Journal of Aeronautical and Space Sciences
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v.12
no.2
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pp.115-133
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2011
Fiber reinforced polymer composites (FRPs) are being increasingly used for a wide range of engineering applications owing to their high specific strength and stiffness. However, their through-the-thickness performance lacks some of the most demanding physical and mechanical property requirements for structural applications, such as aerospace vehicles and military components. Carbon nanotubes (CNTs) and carbon nanofibers (CNFs), due to their excellent mechanical, thermal and electrical properties, offer great promise to improve the weak properties in the thickness direction and impart multi-functionality without substantial weight addition to FRPs. This paper reviews the progress made to date on i) the techniques developed for integration of CNTs/ CNFs into FRPs, and ii) the effects of the addition of these nanofillers on the interlaminar properties, such as such interlaminar shear strength, interlaminar fracture toughness and impact damage resistance and tolerance, of FRPs. The key challenges and future prospects in the development of multiscale CNT-FRP composites for advanced applications are also highlighted.
Self-Compacting Concrete (SCC) has been originally developed in Japan to offset a growing shortage of skilled labors, is a highly workable concrete, which is not needed to any vibration or impact during casting. The utilizing of fibers in SCC improves the mechanical properties and durability of hardened concrete such as impact strength, flexural strength, and vulnerability to cracking. The purpose of this investigation is to determine the effect of steel fibers on mechanical performance of traditionally reinforced Self-Competing Concrete beams. In this study, two mixes Mix 1% and Mix 2% containing 1% and 2% volume friction of superplasticizer are considered. For each type of mixture, four different volume percentages of 60/30 (length/diameter) fibers of 0.0%, 1.0%, 1.5% and 2% were used. The mechanical properties were determined through compressive and flexural tests. According to the experimental test results, an increase in the steel fibers volume fraction in Mix 1% and Mix 2% improves compressive strength slightly but decreases the workability and other rheological properties of SCC. On the other hand, results revealed that flexural strength, energy absorption capacity and toughness are increased by increasing the steel fiber volume fraction. The results clearly show that the use of fibers improves the post-cracking behavior. The average spacing of between cracks decrease by increasing the fiber volume fraction. Furthermore, fibers increase the tensile strength by bridging actions through the cracks. Therefore, steel fibers increase the ductility and energy absorption capacity of RC elements subjected to flexure.
This paper presents the effects of high temperature and water absorption on the mechanical behaviors of carbon-aramid fiber composites, specifically their strength, elastic modulus, and fracture. These composites are used in industrial structures because of their high specific strength and toughness. Carbon fiber composites are vulnerable to the impact force of external objects despite their excellent properties. Aramid fibers have high elongation and impact absorption capabilities. Accordingly, a hybrid composite with the complementary properties and capabilities of carbon and aramid fibers is fabricated. However, the exposure of aramid fiber to water or heat typically deteriorates its mechanical properties. In view of this, tensile and flexural tests were conducted on a twill woven carbon-aramid fiber hybrid composite to investigate the effects of high temperature and water absorption. Moreover, a multiscale analysis of the stress behavior of the composite's microstructure was implemented. The results show that the elastic modulus of composites subjected to high temperature and water absorption treatments decreased by approximately 22% and 34%, respectively, compared with that of the composite under normal conditions. The crack behavior of the composites was well identified under the specimen conditions.
Kim, In-Ho;Lee, Gil-Young;Ju, Jeong-Min;Park, Kyoung-Tae;Chun, Byong-Sun
Journal of Welding and Joining
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v.27
no.3
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pp.73-79
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2009
This present paper investigated the mechanical properties and the microstructures of each penetration shapes classifying the conduction shape area and the keyhole shape area about electron beam welded 120(T)mm thick plated aluminum 5052 112H. As a result the penetration depth is increased linearly according to the output power, but the aspect ratio is decreased after the regular output power. In the conduction shape area, the Heat affected zone is observed relatively wider than the keyhole shape area. In the material front surface of the welded specimen, the width is decreased but the width in the material rear surface is increased. After the measuring the Micro Vikers Hardness, it showed almost similar hardness range in all parts, and after testing the tensile strength, the ultimate tensile strength is similar to the ultimate tensile strength of the base material in all the specimens, also the fracture point was generated in the base materials of all the samples. In the result of the impact test, impact absorbed energy of the Keyhole shape area is turned up very high, and also shown up the effect about four times of fracture toughness comparing the base material. In the last result of observing the fractographs, typical ductile fraction is shown in each weld metal, and in the basic material, the dimple fraction is shown. The weld metals are shown that there are no other developments of any new chemical compound during the fastness melting and solidification.
Park, Sang Gyu;Kim, Min-Chul;Lee, Bong-Sang;Wee, Dang-Moon
Korean Journal of Metals and Materials
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v.48
no.2
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pp.122-132
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2010
Higher strength and fracture toughness of reactor pressure vessel steels can be obtained by changing the material specification from that of Mn-Mo-Ni low alloy steel (SA508 Gr.3) to Ni-Mo-Cr low alloy steel (SA508 Gr.4N). However, the operation temperature of the reactor pressure vessel is more than $300^{\circ}C$ and the reactor operates for over 40 years. Therefore, we need to have phase stability in the high temperature range in order to apply the SA508 Gr.4N low alloy steel for a reactor pressure vessel. It is very important to evaluate the temper embrittlement phenomena of SA508 Gr.4N for an RPV application. In this study, we have performed a Charpy impact test and tensile test of SA508 Gr.4N low alloy steel with changing impurity element contents such as Mn and P. And also, the mechanical properties of these low alloy steels after longterm heat treatment ($450^{\circ}C$, 2000hr) are evaluated. Further, evaluation of the temper embrittlement by fracture analysis was carried out. Temper embrittlement occurs in KL4-Ref and KL4-P, which show a decrease of the elongation and a shifting of the transition curve toward high temperature. The reason for the temper embrittlement is the grain boundary segregation of the impurity element P and the alloying element Ni. However, KL4-Ref shows temper embrittlement phenomena despite the same contents of P and Ni compared with SC-KL4. This result may be caused by the Mn contents. In addition, the behavior of embrittlement is not largely affected by the formation of $M_3P$ phosphide or the coarsening of Cr carbides.
This paper describes an experimental study to examine collapse causes of the lifting cable due to brittle failure of an fitting anchor under the lifting works. Also, in this study an collapse mechanism that was obtained from stress analysis was compared with an actual collapse procedure. Fractographical analysis as well as chemical component test, tension test and Charpy V-Notch impact test for the fractured steel members were carried out. And then, its results were compared with that of normal steel members. Circumferential surface flaws were developed at internal facets of the fitting anchor before tensile stress occurred. Hence, a higher stress than nominal stress was occurred at flaws by stress concentration at the crack tip. Also, stress intensity factor of members increased by crack size of the potential flaws. Because the stress intensity factor at the crack tip was greater than critical values(fracture toughness), brittle fracture occurred under the lifting works. It is judged that the main collapse of the lifting cable is due to brittle fracture of the fitting anchor.
An issue of major concern in the utilization of laminated composites based epoxy resin is associated with the occurrence of delaminations or interlaminar cracks, which may be related to manufacturing defects or are induced in service by low-velocity impacts. A strong interfacial filament/brittle epoxy resin bonding can, however, be combined with the high fracture toughness of weak interfacial bonding, when the filaments are arranged to have alternate sections of shear stress. To improve this drawback of the epoxy resin, UV-thermal dual curable resin were developed. This paper presents UV-thermal dual curable resin which were prepared using epoxy acrylate oligomer, photoinitiators, a thermal-curing agent and thermoset epoxy resin. The UV curing behaviors and characteristics of UV-thermal dual curable epoxy resin were investigated using Photo-DSC, DMA and FTIR-ATR spectroscopy. The mechanical properties of UV-thermal dual curable epoxy resin impregnated CF prepreg by UV curable resin content were measured with Tensile, Flextural, ILSS and Sharpy impact test. The obtained results showed that UV curable resin content improves the epoxy toughness.
Kim, Maan-Won;Lee, Joon-Won;Yoon, Kee-Bong;Park, Jai-Hak
International Journal of Safety
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v.6
no.2
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pp.1-7
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2007
In this study mechanical strength of A53B carbon steel was analyzed using several types of test specimens directly machined from oil recycling pipe experienced a failure due to hydrogen attack in chemical plants. High temperature hydrogen attack (HTHA) is the damage process of grain boundary facets due to a chemical reaction of carbides with hydrogen, thus forming cavities with high pressure methane gas. Driven by the methane gas pressure, the cavities grow on grain boundaries forming intergranular micro cracks. Microscopic optical examination, tensile test, Charpy impact test, hardness measurement, and small punch (SP) test were performed. Carbon content of the hydrogen attacked specimens was dramatically reduced compared with that of standard specification of A53B. Traces of decarburization and micro-cracks were observed by optical and scanning electron microscopy. Charpy impact energy in hydrogen attacked part of the pipe exhibited very low values due to the decarburization and micro fissure formation by HTHA, on the other hand, data tested from the sound part of the pipe showed high and scattered impact energy. Maximum reaction forces and ductility in SP test were decreased at hydrogen attacked part of the pipe compared with sound part of the pipe. Finite element analyses for SP test were performed to estimate tensile properties for untested part of the pipe in tensile test. And fracture toughness was calculated using an equivalent strain concept with SP test and finite element analysis results.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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