새로운 티타늄기 MMCs(W/ Ti-6Al-4V)에 대한 기계적 특성에 대한 연구를 행하여 평가한 결과를 나타내었다. HIP(hot isostatic pressing) 제조법과 RS(Rotary Swaging) 2 차 가공을 통하여 텅스텐 섬유 함유율이 각각 6, 9, 12 vol%인 W/Ti-6Al-4V MMCs 를 제작하였으며, 경도는 기존의 Ti-6Al-4V 합금과 비교하여 20-30%, 인장강도는 50%(비강도-38%) 높은 값을 얻었다. 섬유 함유율 9vol.% 에서 가장 높은 인장 값을 나타내었으며, MMCs 에서 메트릭스와 계면 사이에 생성된 확산상에 의해서 경도 및 인장강도가 향상되었다. 또한 피로 강도를 향상 시키기 위한 방법으로 메트릭스의 질적 향상을 위한 HIP 제작조건에 대한 추가적인 연구가 필요하다.
This study developed Fiber/Particle Hybrid MMCs and analyzed their mechanical properties. Using $\textrm{Al}_2\textrm{O}_3f$ and $\textrm{Al}_2\textrm{O}_3p$ with the fiber to particle ratio of 1:1, 1:3, 1:5 hybrid preform and MMCs are fabricated. For the analysis of the mechanical properties, three point bending tests were preformed for the preform and tensile test for the MMCs. The experimental results show that the hybrid MMCs can be successfully fabricated using the equipment of fiber preform fabrication system and squeeze casting method. And as the amount of particle in hybrid MMCs increases, the tensile strength, elastic modulus and the volume fraction of reinforcement increases.
In this research, tile effects of reinforcements type on mechanical properties of MMCs were studied. Six kinds preform were fabricated by using Saffil short fiber, HTZ short fiber, $Al_2O_3$ particle, and SiC particle. MMCs were fabricated by using squeeze casting methods. Various tests were conducted to show the effects of reinforcements type on mechanical properties of MMCs. Tensile and compressive properties of MMCs depend on short fiber, however wear properties depend on particle reinforcement. Generally, properties of fiber/particle hybrid MMCs were excellent than those of MMCs with short fiber.
경골어류의 비장과 두신에 분포하는 대식세포의 탐식과정 및 탐식활력에 상응한 Melano - Macrophage Centers (MMCs)의 형태학적 변화가 갖는 병리학적 의의를 규명하기 위하여, 어체의 면역활성상태의 변화를 인위적으로 야기한 털라피아, Oreochromis niloticus 에 콜로이드성 탄말을 주입하여 비장 및 두신 MMCs의 병리조직학적 변화에 대한 추이를 경시적으로 추구하였다. 면역활성상태의 변화를 야기할 목적으로 Edwardsiella tarda 유래 formalin killed cell(FKC) 및 lipopolysaccharide (LPS)를 복강내 주사하거나, dexamethasone을 경구투여하였다. 각 처치군에서 모든 틸라피아의 비장 및 두신에 분포하는 대식세포의 탄말탐식유형이나, MMCs와 관련한 탄말탐식세포의 이동상은 유사하였으나, 경시적으로 본 대식세포의 탐식활력과 기존 MMCs 또는 새롭게 형성된 탄말함유세포의 응집유형에 있어서는 무처치군을 포함한 처치군간에 큰 차이를 나타내었다. 무처치군에서는 비장과 두신에 있어 다소 차이는 있으나, 두신의 경우, 탄말투여 12일이 지나서야 MMCs 내의 집적정도가 치밀하였다. 이에 반해 2 가지의 세균유래 항원을 처치한 군에서는 탄말투여 8 일째에 탄말이 기존 MMCs 내로 치밀하게 집적하거나, 탄말함유세포로만 구성된 치밀한 집괴형상을 완료한 반면, dexamethasone 을 처치한 군에서는 8일째 이후에도 탄말을 함유한 세포는 소수만이 관찰되었으며, MMCs 내로의 치밀한 집적이나 탄말함유세포의 집괴는 볼 수 없었다. 본 연구의 결과, 어체의 면역활성상태는 MMCs의 출현수, 크기, 치밀성 및 윤곽에 큰 영향을 미칠 수 있음을 강하게 시사하며, MMCs의 각종 형태학적 소견은 경골어류의 병리조직학적 소견해석에 있어서 도움을 줄 수 있는 중요한 형태학적 증거가 될 수 있는 것으로 사료된다.
가압주조법으로 제조한 $Al_2O_3$ 섬유와 SiC 입자 혼합 보강 금속복합재료(MMCs)의 상온과 고온에서 윤활마모특성을 조사하였다. 마모시험은 거리와 온도의 변화에 따라 속도를 고정시켜 25Kgf의 하중하에서 수행하였으며 MMCs의 시험편은 가압의 수평(PR)방향과 수직(N)방향에서 채취하였다. 혼합비의 영향을 관찰한 결과 상온에서는 20%섬유만 보강한 PR방향 MMCs의 마모거동은 N방향 보다 우수한 결과를 보였으나, 혼합보강 MMCs는 반대로 나타내었다. 고온($100^{\circ}C$)에는 모든 MMCs에서 PR방향의 마모거동이 N 방향보다 우수한 결과를 보인 것은 보강재와 마찰면간 윤활필름이 강호작용에 기인한 것으로 밝혀졌다. $150^{\circ}C$에서는 혼합 MMCs의 마모거동은 온도영향으로 PR이 N 보다 우수한 결과를 보였다.
금속 기지재 복합재료들(MMCs, Metal matrix composites)은 우수한 기계적 물성(강성, 강도, 마모 저항성, 경도 등)과 뛰어난 특성(열전도, 전기전도도, 부식 저항 등)으로 다양한 산업군에 활용되고 있다. 적층제조 기술이 발달함에 따라 복잡한 형상을 시간과 비용을 절약하여 제조할 수 있다는 이점으로, 적층 제조한 MMCs에 관한 연구가 활발하게 이루어지고 있다. 하지만 MMCs를 적층 제조할 경우, 다양한 원인들에 의해 여러 문제들이 발생할 수 있다. 따라서 본 연구에서는 다양한 MMCs의 특징들을 소개하고, 위의 문제들이 발생하는 원인을 고찰하여 소재와 Powder bed fusion (PBF) 공정 설계 관점에서 해결책을 제시하고자 한다. 본 논문은 향후 PBF 방식으로 적층 제조한 MMCs를 개발할 때 설계 및 제조 가이드라인을 제시하여 줄 수 있을 것이다.
본 연구는 섬유/입자 혼합금속복합재료의 강화기구를 분석하는 이론적 해석방법을 제시하였다. 혼합금속복합재료의 인장강도 및 탄성계수는 같은 보강재의 부피분율 가진 단섬유복합재료에 비해서 강도가 최대 20%까지 증가한다. 이러한 증가효과는 본 연구에서 새로이 제안된 클러스터 모델을 도입한 후 이에 따른 강화효과를 Modified Rule of Mixture을 적용하여 분석하였다. 해석결과 클러터구조는 인장강도에 대해서 섬유의 효율을 탄성계수에 대해서는 배향인자를 증가시키는 것으로 나타났다. 이론적 해석 결과는 $Al_2O_3$섬유/입자 예비성형체에 AC8A를 침투시켜 제조한 금속복합재료에 대한 실험결과와 비교되었으며 이를 통해 해석이론이 타당함을 확인하였다.
This study presents a mathematical model predicting the stress-strain behavior of fiber reinforced (FMMCs) and fiber/particle reinforced metal matrix composites (F/P MMCs). MMCs were fabricated by squeeze casting method using Al2O3 short fiber and particle as reinforcement, and A356 aluminum alloy as matrix. The fiber/particle ratios of F/P MMCs were 2:1, 1:1, 1:2 with the total reinforcement volume fraction of 20 vol.%, and the FMMCs were reinforced with 10 vol,%, 15 vol. %, 20 vol. % of fibers. Tensile tests were conducted and compared with predictions which were derived using laminate analogy theory and multi-failure model of reinforcements. Results show that the tensile strength of FMMCs with 10 vol.% of fiber was well matched with prediction, and as the fiber volume increases, predictions become larger than experimental results. The difference between the prediction and experiment is considered to be a result of matrix allowance of fiber damage in tensile loading. As the fiber volume fraction in FMMCs increases, the fiber damage increases and so that the tensile strength is reduced. The strength of F/P MMCs approaches more closely to the prediction than FMMCs reinforced with 20 vol.% of fibers because F/P MMCs contains small quantity of fibers and thus has a positive effect in fiber strengthening.
알루미늄 기지 금속복합재료는 비강도, 비강성, 경도가 뛰어난 것으로 널리 알려져 있으며, 높은 마모 저항으로 인해 점점 중요한 재료로 인식되고 있다. 본 연구에서는 AC2B 알루미늄 합금을 기지재로 하고, 알루미나($Al_2O_3$) 및 탄소를 단섬유를 보강재로한 혼합금속복합재료를 제조하였다. 다양한 상대 마모 속도하에서의 연삭 마모 시험을 통해 금속복합재료의 상온 및 고온 마모 거동을 규명하였다. 금속복합재료의 마모 저항은 고속에서 보강재로 인해 향상되었다. 탄소 혼합 금속복합재료의 마모 저항은 탄소의 고체 윤활 효과로 인해 알루미나($Al_2O_3$) 복합재료보다 우수하였으며, 특히 고속에서의 내마모성이 가장 향상되었다. 금속복합재료의 마찰계수는 상온과 고온에서 상대 속도의 변화에도 큰 차이를 보이지 않았다.
The process of squeeze casting for metal matrix composites (MMCs) has been simulated numerically by using finite difference method. The governing equations to describe fluid flow through porous medium and heat transfer are applied to two dimensional model which is similar to a real system. A computational code has been developed to solve this problem. The influence on infiltration kinetics and solidification time of several parameters is investigated. Cooling curves and temperature distribution with time and position is also shown. The result can be used to design the squeeze casting for MMCs.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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