• 한국세라믹학회지
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• 제55권5호
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• pp.492-497
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• 2018

This paper reports the efficacy of tape casting using an Ag-10 wt% CuO filler for the successful joining of a sintered $Ce_{0.9}Gd_{0.1}O_{2-{\delta}}-La_{0.7}Sr_{0.3}MnO_{3{\pm}{\delta}}$ (GDC-LSM) ceramic with a SUS 460 FC metal alloy by reactive air brazing. The as-prepared green tape was highly flexible without drying cracks, and the handling was easy when used as a filler material for reactive air brazing. Heat treatment for the GDC-LSM/SUS 460 FC joint was performed at $1050^{\circ}C$ for 30 min in air. Microstructural observations indicated a reliable and compact joining. The room temperature mechanical shear strength of the as-brazed joints was $60{\pm}8MPa$ with a cohesive failure. The flexural strength of joints was measured from room temperature up to $850^{\circ}C$, where the strength retention revealed to be almost 100% at $500^{\circ}C$. However, the joints showed a degradation in strengths at 800 and $850^{\circ}C$, exhibiting strength retentions of 57% and 37%, respectively.

• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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• 제37권2호
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• pp.135-143
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• 2013

마찰교반용접은 운송 분야 등에서 널리 상업화되고 있다. 본 연구는 마찰교반용접된 A2024-T4 합금의 결함을 비파괴검사(방사선투과검사, 초음파탐상시험, 전기전도도시험)와 파괴시험(인장강도 및 미세조직 관찰)을 실시하여 관찰하였다. 실험 결과 결함 분포도를 얻을 수 있었다. 방사선투과검사에서 발견되지 않은 미세결함이 초음파탐상시험에서는 발견되었으며, 초음파탐상시험은 음압의 차이와 그에 대응하는 색에 의해 결함의 정도를 검사할 수 있는 효과적인 방법이었다. 또한 전기전도도 측정값은 결함의 양이 많아짐에 따라 감소하는 경향을 보였다. 비파괴검사와 파괴검사를 통해 얻은 가장 건전한 조건의 이음 효율은 91% 이었다. 따라서 비파괴검사는 마찰교반용접된 A2024-T4 합금을 검사하는데 있어서 효과적인 방법이라 사료된다.

• 한국기계가공학회지
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• 제20권9호
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• pp.1-10
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• 2021

Recently, the repair and recycling of damaged mechanical parts via metal additive manufacturing processes have been industrial points of interest. This is because the repair and recycling of damaged mechanical parts can reduce energy and resource consumption. The directed energy deposition(DED) process has various advantages such as the possibility of selective deposition, large building space, and a small heat-affected zone. Hence, it is a suitable process for repairing damaged mechanical parts. The shaft is a core component of various mechanical systems. Although there is a high demand for the repair of the shaft, it is difficult to repair with traditional welding processes because of the thermal deformation problem. The objective of this study is to propose a repair procedure for a damaged shaft using the DED process and discuss its applications. Three types of cases, including a small shaft with a damaged surface, a medium-size shaft with a worn bearing joint, and a large shaft with serious damage, were repaired using the proposed procedure. The microstructure and hardness were examined to discuss the characteristics of the repaired component. The efficiency of the repair of the damaged shaft is also discussed.

• 한국재료학회지
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• 제28권11호
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• pp.653-658
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• 2018

$ZrO_2$ is a candidate material for hip and knee joint replacements because of its excellent combination of biocompatibility, corrosion resistance and low density. However, the drawback of pure $ZrO_2$ is a low fracture toughness at room temperature. One of the most obvious tactics to cope with this problem is to fabricate a nanostructured composite material. Nanomaterials can be produced with improved mechanical properties(hardness and fracture toughness). The high-frequency induction heated sintering method takes advantage of simultaneously applying induced current and mechanical pressure during sintering. As a result, nanostructured materials can be achieved within very short time. In this study, W and $ZrO_2$ nanopowders are mechanochemically synthesized from $WO_3$ and Zr powders according to the reaction($WO_3+3/2Zr{\rightarrow}W+3/2ZrO_2$). The milled powders are then sintered using high-frequency induction heating within two minutes under the uniaxial pressure of 80MPa. The average fracture toughness and hardness of the nanostructured W-3/2 $ZrO_2$ composite sintered at $1300^{\circ}C$ are $540kg/mm^2$ and $5MPa{\cdot}m^{1/2}$, respectively. The fracture toughness of the composite is higher than that of monolithic $ZrO_2$. The phase and microstructure of the composite is also investigated by XRD and FE-SEM.

• 한국결정성장학회지
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• 제28권6호
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• pp.250-255
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• 2018

본 연구에서는 3D-프린팅 적층 공정으로 제조한 인공관절용 CoCrMo 합금 소재의 HIP 처리를 포함한 복합열처리 후 소재의 인장특성, 내마모 특성 등의 기계적 특성과 결정구조 및 미세조직 등의 재료특성 변화를 고찰하였다. 내부마이크로 기공을 제거하기 위한 HIP 열처리와 금속탄화물 생성을 위한 상압열처리 및 금속탄화물의 균질화를 위한 용체화 열처리를 거치는 복합열처리 공정을 실시하여 인공관절 소재로서의 특성을 부여하고자 하였다. 3D-프린팅 적층 공정으로 제조한 인공관절용 CoCrMo 합금 소재의 복합열처리 효과는 HIP 공정중의 치밀화 과정, 상압열처리 중의 금속탄화물 생성 및 용체화 열처리 과정중의 금속탄화물의 균질화 효과임을 XRD, FE-SEM, EDS 분석으로 확인하였다.

• 한국재료학회지
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• 제29권4호
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• pp.258-263
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• 2019

Since the directly bonded interface between TiAl alloy and SCM440 includes lots of cracks and generated intermetallic compounds(IMCs) such as TiC, FeTi, and $Fe_2Ti$, the interfacial strength can be significantly reduced. Therefore, in this study, Cu is selected as an insert metal to improve the lower tensile strength of the joint between TiAl alloy and SCM440 during friction welding. As a result, newly formed IMCs, such as $Cu_2TiAl$, CuTiAl, and $TiCu_2$, are found at the interface between TiAl alloy and Cu layer and the thickness of IMCs layers is found to vary with friction time. In addition, to determine the relationship between the thickness of the IMCs and the strength of the welded interfaces, a tensile test was performed using sub-size specimens obtained from the center to the peripheral region of the friction-welded interface. The results are discussed in terms of changes in the IMCs and the underlying deformation mechanism. Finally, it is found that the friction welding process needs to be idealized because IMCs generated between TiAl alloy and Cu act to not only increase the bonding strength but also form an easy path of fracture propagation.

• 수산해양기술연구
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• 제20권1호
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• pp.49-59
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• 1984

선박용 강판(KR Grade A-1, SWS41A, SWS41B)의 수중용접 최적화에 관한 연구결과를 요약하면 다음과 같다. 1. 국산 라임티타니아계 용접봉 피복제의 흡수속도는 약 60분에서 일정하게 되고, 침수시간 8분까지의 흡수속도는 약 0.15%/min 였으므로 40cm 용접기간중의 정미 흡수량은 약 0.22%미만에 불과하였다. 2. 위의 이유와 건조, 직접, 침수용접봉에 의한 대기중, 수상, 수중용접과 모재의 인장강도 및 미시조직 비교실험결과에 의하면, 수중용접시간이 8분이내의 충분히 짧은 때에는 강도상 건조된 직접용접봉의 사용이 가능할 것이다. 3. 용접조건이 수중용접비이드에 미치는 영향을 KR Grade A-1강판에 대하여 조사한 결과, 용접각도는 60$^{\circ}$, 용접전류는 160A정도, 용접봉지름은 4mm인 경우가 적합하며, 또한 비이드외관과 X-선검사에 의하면 일미나이트, 라임티타니아, 고산화티탄계 용접봉이 가장 적합하였다. 4. 위의 용접봉 종류와 각 지름에 대해 비이드외 관검사에 의한 적정 수중용접전류의 범위는 어느 일정 범위내에 제한되며, 용접봉지름의 증가에 따라 전류는 증가하는 경향이다. 5. 수중용접부의 용착금속부에 관한 기계적특성조사에 의하면, 인장강도와 항복강도는 입열량과 이차함수적 관계가 성립되고, 이음효율이 100% 이상의 범위가 존재하며, 충격치와 스트레인은 모재의 경우보다 낮으나 그 증가현상이 고입열량 범위에서 존재하므로, SWS41A에 대한 수중용접 최적입열량범위는 약 13~15KJ/cm이다. 한편, 인장-인장 편진 피로한도가 모재의 경우보다 높고, 충격치와 연신율을 고려하여 구한 최적입열량의 범위는 약 16~19KJ/cm로서, 피로강도를 높이기 위한 입열량은 정적 인장강도때보다 고입열량으로 수중용접해야 한다. 이때 모든 실험식의 신뢰성은 95%수준이다. 6. 수중용접부에 대한 X-선검사와 미시조직검사 및 경도분포조사에 의하면 용접결함은 발견되지 않았으며, 특히, 깊이 1mm 표층부의 모재측 열영향부와 본드(bond)와의 경계부근에 경도 Hv400 max으로서 미세 마르텐사이트, 베이나이트, 퍼얼라이트와 소량의 조대한 입계페라이트 조직이며 그 외의 부위는 퍼얼라이트와 페라이트 조직으로서, 수소취성영향의 극심한 경도증가 및 조직은 발견되지 않았다. 7. 위에서 구한 입열량의 최적범위 내에서의 제어에 의하여 수중용접 할 경우, 신뢰성 있는 용접품질의 최적화가 가능할 것이다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제18권9호
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• pp.418-424
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• 2017

마그네슘은 다른 금속들에 비해 비강도가 높으며, 우수한 진동 흡수능, 전자파 차폐성 등으로 산업 전반에 많이 활용되고 있다. 예를 들면, 자동차 시트 프레임, 실린더 헤드 등 자동차 부품으로도 사용되며 노트북 케이스, 핸드폰 케이스 등의 전자제품에도 널리 사용되고 있다. 또한 신체의 뼈가 금이 가거나 부서졌을 경우, 그 손상된 뼈의 치료를 보조하기 위해 사용되는 골 접합용 임플란트 재료로 각광받고 있다. 현재 임플란트 재료로는 Ti alloy, Stainless steel, Co-Cr-Mo alloy등이 사용되어 지고, Mg 합금은 연구단계에 머물러 있다. 현재 골접합용 임플란트 재료의 문제점으로는 한번 접합 수술 후에 회복이 되면 이것을 제거하기 위한 수술을 또 해야 한다는 점이 있다. 하지만 마그네슘은 현재 재료와 비교하여 충분한 강도를 실현 할 수 있으며, 일정시간 후 자체적으로 분해되고 인체에 무해한 원소기 때문에 연구가 진행되고 있다. 그러나 순수 Mg으로는 충분한 강도와 내식성을 가질 수 없기 때문에 합금원소를 첨가하여 Mg 합금을 설계한다. 본 논문에서는 마그네슘에 인체에 무해한 Ca, Zn를 첨가하여 합금을 설계하였고, 추가적으로 강도와 내식성을 향상시키기 위해서 Grain refiner로서 Sr을 소량 첨가하여 최종 합금을 설계하였다. Sr은 방사선 원소는 인체에 유해하지만, 그 외 천연 Sr 원소는 인체에 무해하다. 이렇게 제조된 합금을 광학현미경, 주사전자현미경을 통해 미세조직분석을 수행하고, 인장시험, 동전위 분극 시험, 침지시험을 통해 기계적 특성 및 부식특성을 평가하였다. 결론적으로, Sr 첨가에 의해 조직이 미세해졌으며, 기계적 특성 및 내식성이 향성된 것을 확인 할 수 있었다.

• Composites Research
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• 제33권5호
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• pp.275-281
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• 2020

본 논문에서는 항공기 팬 블레이드에 적용되는 복합재와 금속 간의 접합 구조물에 대한 온도, 습도에 따른 접착제의 물성 변화에 관해 연구하였다. 항공기 운용 시 노출되는 환경 조건을 고려하여 상온 건조(Room Temperature Dry, RTD), 고온 흡습(Evaluated Temperature Wet, ETW), 저온 건조(Cold Temperature Dry, CTD) 세가지 환경에서 강도 시험을 수행하였다. 접착전단강도 시험은 ASTM D3528을 기준으로 수행하였고, 파손 영역에 대한 마이크로 구조 특성을 SEM이미지를 통해 분석하였다. 연구 결과에 따르면 RTD 환경에서의 전단강도 대비하여 ETW 환경에서 72.8% 저하되었으며, CTD 환경에서는 56.5% 증가되었다. 이는 고온 및 수분 흡습이 접착제의 기계적 특성에 큰 영향을 미치는 것을 확인했고, 저온 환경에서는 모재와 접착제 모두 취성의 증가로 인해 접착 전단 강도가 향상된 것으로 분석되었다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제34권1호
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• pp.85-90
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• 2010

자동차 후진기어용 축재는 단조재로서 그 형상은 복잡하고 열처리 및 가공공정이 어려울 뿐 아니라, 제품수명 저하 등의 문제점으로 인한 경제적 손실이 크다. 따라서 종전의 일체형 단조품을 캠 형상 부분만을 기존의 단조품(SF 45)으로 사용하고, 나머지 축 부분은 일반 기계구조용 탄소강재(SM 45C)로 대체를 위한 이종마찰용접을 적용하였다. 마찰용접 변수인 회전수, 마찰압력, 업셋압력, 가열시간, 업셋시간 등의 상호작용에 의한 용접품질과의 상관관계를 고찰하였으며, 최적조건에서 마찰용접을 한 후 용접재(as-welded)와 고주파 열처리를 시행한 후열처리재(PWHT)의 접합부 특성을 비교 고찰하였다. 이는 종전의 일체형 단조품에 비해 단조비용 절감, 피로수명향상, 기계가공에 따른 공정수 및 재료절감 등의 경제적 파급효과가 클 것으로 기대된다.