• Transactions of Materials Processing
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• v.31 no.6
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• pp.351-364
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• 2022

The yield criterion, or called yield function, plays an important role in the study of plastic working of a sheet because it governs the plastic deformation properties of the sheet during plastic forming process. In this paper, we propose a modified version of previous anisotropic yield function (Trans. Mater. Process., 31(4) 2022, pp. 214-228) based on J2 and J3 stress invariants. The proposed anisotropic yield model has the 6th-order of stress components. The modified version of the anisotropic yield function in this study is as follows. f(J₂⁰,J₃⁰) ≡ (J₂⁰)³ + α(J₃⁰)² + β(J₂⁰)^3/2 × (J₃⁰) = k⁶ The proposed anisotropic yield function well explains the anisotropic plastic behavior of various sheets such as aluminum, high strength steel, magnesium alloy sheets etc. by introducing the parameters α and β, and also exhibits both symmetrical and asymmetrical yield surfaces. The parameters included in the proposed model are determined through an optimization algorithm from uniaxial and biaxial experimental data under proportional loading path. In this study, the validity of the proposed anisotropic yield function was verified by comparing the yield surface shape, normalized uniaxial yield stress value, and Lankford's anisotropic coefficient R-value derived with the experimental results. Application for the proposed anisotropic yield function to AA6016-T4 aluminum and DP980 sheets shows symmetrical yielding behavior and to AZ31B magnesium shows asymmetric yielding behavior, it was shown that the yield locus and yielding behavior of various types of sheet materials can be predicted reasonably by using the proposed anisotropic yield function.

• Proceedings of the Korean Society for Technology of Plasticity Conference
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• 2004.08a
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• pp.63-71
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• 2004

Recently, a sheet forming process of Mg alloys is highlighted again due to increasing demand for Mg wrought alloys in the applications of casings of mobile electronics and outer-skins of light-weight transportation. Microstructure control is essential for the enhancement of workability and formability of Mg alloy sheets. In this research, AZ31 Mg alloy sheets were prepared by hot rolling process and the rolling condition dependency of the microstructure and texture evolution was studied by employing a conventional rolling mill as well as an asymmetric rolling mill. When rolled through multiple passes with a small reduction per pass, fine-grained and homogeneous microstructure evolved by repetitive dynamic and static recrystallization. With higher rolling temperature, dynamic recrystallization was initiated in lower reduction. However with increasing reduction per pass, deformation was locallized in band-like regions, which provided favorable nucleation sites f3r dynamic recrystallization. Through post annealing process, the microstructures could be transformed to more equiaxed and homogeneous grain structures. Textures of the rolled sheets were characterized by $\{0002\}$ basal plane textures and retained even after post annealing. On the other hand, asymmetrically rolled and subsequently annealed sheets exhibited unique annealing texture, where $\{0002\}$ orientation was rotated to some extent to the rolling direction and its intensity was reduced.

• Proceedings of the Korean Society for Technology of Plasticity Conference
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• 2009.10a
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• pp.285-288
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• 2009

The purpose of this study is to predict the forming limit diagram (FLD) of strain-rate sensitive materials on the basis of the Marciniak and Kuczynski (M-K) theory. The strain-rate effect is taken into consideration in such a way that the stress-strain curves for various strain-rates are inputted into the formulation as point data, not as curve-fitted models such as power function. Tensile tests and R-value tests were carried out at several levels of temperature and strain-rate from $25^{\circ}C$ to $300^{\circ}C$ and 0.16 to 0.00016/s, respectively to obtain the mechanical properties of AZ31B magnesium alloy sheet. The FLD of this material was experimentally obtained by limit dome height tests with the punch velocity of 0.1 and 1.0 mm/s at $250^{\circ}C$. The M-K theory-based FLD predicted using Yld2000-2d yield criterion was compared with the experimental results.

• Proceedings of the KWS Conference
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• 2009.11a
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• pp.116-116
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• 2009

마그네슘 합금은 구조용으로 사용 가능한 금속 재료 중 가장 가벼운 소재이며, 동시에 비강도 및 비강성과 같은 기계적 특성이 우수하여 알루미늄 합금의 뒤를 이을 차세대 경량 재료로써 주목을 받고 있다. 더욱이 석유자원의 대부분을 소비하고 있는 운송기기 분야에서는 경량화를 통한 연비향상과 배출가스 저감이 가장 큰 과제이며, 이 문제를 해결하기 위한 노력의 일환으로 최경량 소재인 마그네슘 합금의 사용량은 더욱 증가할 것으로 기대된다. 한편 기존의 마그네슘 합금 관련 연구는 새로운 합금의 개발에 치우쳐 있었으며, 상대적으로 이들 합금을 활용하기 위한 가공기술, 특히 용접에 대한 연구는 아직까지 많이 부족한 실정이다. 이는 철강재와 비교하여 마그네슘 합금의 고유물성이 용접의 관점에서는 상당히 열악하기 때문으로, 마그네슘은 융점 및 비점은 낮은 반면, 증기압과 열전도율은 높고 표면장력 및 점성은 낮은 특성을 가지고 있다. 그러므로 타 공법에 비해 상대적으로 입열이 적고 고속용접이 가능한 레이저의 적용이 최적으로 판단된다. 따라서 본 연구에서는 Nd:YAG 레이저를 사용하여 압연판재로 상용화되어 있는 AZ31B 마그네슘 합금의 맞대기 용접성을 조사하였으며, 용접부의 미세조직과 용접조건에 따른 용접부의 기계적 특성을 비교 및 검토하였다. 용접부의 기계적 특성은 인장 및 경도시험을 통해 평가하였다. 그 결과 레이저 출력 1.2kW를 적용한 경우에 안정적인 강도를 얻을 수 있었으며 레이저 출력 1.5kW, 용접속도 80mm/sec의 조건에서 모재 인장강도 대비 103% 그리고 연신율 대비 47.1%의 최적의 결과가 얻어졌다. 또한 용접부의 경도는 모재와 동등하거나 다소 높은 수준이었다. 이는 용접시 용접부내 잔류하는 알루미늄에 의한 고용 강화 효과와 금속간화합물의 석출 빈도 증가, 그리고 레이저 용접의 특징인 급열급랭 공정에 기인한 결정립 미세화의 영향 때문으로 사료된다. 한편 용접부 미세조직을 관찰한 결과, 열영향부의 존재는 두드러지지 않았으며 용융경계부에서는 주상정이, 그리고 용접부 가운데에서는 등축정이 관찰되었다.

• Proceedings of the Materials Research Society of Korea Conference
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• 2003.03a
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• pp.25-25
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• 2003

마그네슘 합금은 결정구조가 HCP구조로 슬립면이 제한되어있어 상온에서의 가공이 용이하지 않다. 따라서 최근 마그네슘 합금의 미세 조직을 제어하기 위해 많은 연구가 수행되어 왔다. 본 연구에서는 구조용 재료 및 기능성 재료로 기대되는 마그네슘 합금(AZ3l)을 이용하여 주조로부터 압출·압연 과정으로의 연속적인 판재 성형공정을 실행하였다. 모든 공정에 대한 전형적인 기계적 특성을 평가하기 위하여 각 공정에서 재료의 인장실험을 실시하였으며 각 공정 후에 향상된 기계적 특성들을 규명하기 위하여 경도시험을 실시하였다 또한 각 공정에서의 대표적인 미세 조직을 관찰하여 결정립 미세화에 따른 기계적 물성의 향상을 확인하였다. 주조재, 압출판재, 압연판재의 인장강도는 189.3㎫, 257.9㎫ 그리고 234.㎫로 증가하였다가 다소 감소하지만, 연신율은 상대적으로 16.26%, 24.99% 그리고 27.16%의 50%에 가까운 주목할만한 증가를 나타낸다. 인장실험의 실험결과로부터 얻어진 가공경화지수로부터 대상 재료인 마그네슘 합금(AZ3l)에 대하여 DRX의 거동을 예측할 수 있었으며, 압출후 압연 판재의 경우 연한 재결정 조직으로 인하여 연신율의 대폭적인 증가를 확인 할 수 있었다.

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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• v.36 no.9
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• pp.997-1002
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• 2012

With the increasing demand for lightweight materials to reduce fuel consumption, especially in the transportation industry, magnesium alloys are being widely studied. However, there are several limitations to the large-scale application of magnesium alloys in a structure because of their low formability and strong anisotropy. In order to take into account both the strong anisotropy and tension-compression asymmetry of AZ31 sheet alloy, the Cazacu-Plunkett-Barlat yield criterion (Cazacu, 2006) was adopted in material modeling. The variation of the anisotropic coefficients that describe the yield surface evolution of AZ31 is optimized using an interpolation function based on specific calibration results. It generates continuous yield surfaces, which makes it possible to describe different hardening rates in tension and compression as well as the tension-compression asymmetry of magnesium alloys. The performance of the CPB06 yield criterion for simulating an axial crushing test was tested and compared with that of the Hill (1948) yield criterion.

• Journal of the Korean Society for Heat Treatment
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• v.35 no.2
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• pp.74-81
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• 2022

This study aims to mitigate the microstructural heterogeneity arising from the manufacture of magnesium alloy plates using the twin roll casting (TRC) process. Homogenization was introduced through hot rolling and heat treatment, followed by confirmation of observed changes in the microstructure. Following the TRC process, the hot rolled 2mm plate exhibited a dendritic cast structure tilted in the roll rotation direction, while central segregation were developed. This nonuniform structure and central segregation disappeared upon heat treatment, followed by recrystallization to form uniform and fine grains. Abnormal grain growth (AGG) was observed over the course of heat treatment; grains exhibiting AGG occupied up to 75% of the total area after having held the sample at 400℃ for 64 h. The formation of coarse grains was also observed during heat treatment at 340℃ over a relatively long duration, though the maximum grain size was significantly smaller than that corresponding to the heat treatment at 400℃. AGG in the 400℃ heat treatment occurred because of movement of the grain boundary, which had been fixed prior as a result of the grain boundary fixing effect of the precipitation phase. The re-dissolution of the Ca₂Mg₅Zn₅ precipitated phase over the long duration of the high-temperature annealing process caused the surrounding grains to disappear and regrow.

• Journal of the Korean Society for Heat Treatment
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• v.18 no.3
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• pp.172-176
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• 2005

Modern automobiles are built with a steadily increasing variety of materials and semifinished products. The traditional composition of steel sheet and cast iron is being replaced with other materials such as aluminum and magnesium. But low formability of these materials has prevented the application of the automotive components. The formability can be enhanced by conducting the warm hydroforming using induction heating device which can raise the temperature of the specimen very quickly. The specimen applied to the test is A6061, A7075 extruded tubes which belong to the age-hardenable aluminum alloys. But in the case of A6061 age hardening occurs at room temperature or at elevated temperatures before and after the forming process. In this study the effects of the heating condition such as heating time, preset temperature, holding time during die closing and forming time on the hydroformability are analyzed to evaluate the phenomena such as dynamic strain hardening and ageing hardening at high temperatures after the hydroforming process.

• Proceedings of the Korean Institute of Surface Engineering Conference
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• 2018.06a
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• pp.44-44
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• 2018

칼라도장강판은 금속 제품의 제품화 공정 중에 도장 공정을 생략함으로 경제적이며, 제조공정 중 발생할 수 있는 VOCs(Volatile Organic Compounds)의 배출 염려가 없어 건축 및 가전 산업에 다용되고 있다. 칼라도장강판은 용융아연도금강판(GI), 전기아연도금강판(EGI), 용융알루미늄아연합금도금강판 등이 기재로 적용되고 있으며, 최근 마그네슘 성분이 첨가되는 고내식 도금강판 개발과 함께 고내식 도금강판을 이용한 칼라도장강판의 개발 및 수요 발굴을 위한 연구가 활발하게 진행 중에 있다. 칼라강판의 구성은 일반적으로 도막 밀착성 확보를 위한 화성처리층, 기재와 도막간의 밀착성과 내식성 개선을 위한 하도층(primer layer), 가공성, 내오염성, 의장성 등의 기능성 부여를 위한 상도층(top layer)의 구조로 도장되어 있다. 도료는 가공성, 내오염성, 경도 등의 기능성이 우수한 폴리에스테르 수지계가 가장 폭넓게 사용되고 경화제로는 멜라민 화합물과 이소시아네이트 화합물이 널리 사용되고 있다. 칼라도장 강판은 1970년대 이후 본격적으로 보급되어 사용되기 시작하였으며, 화성처리층은 밀착성과 내식성이 우수한 크로메이트처리가 널리 사용되고, 하도층은 방청성이 우수한 크로메이트계 방청 안료를 함유시킨 도료가 일반적이다. 그러나, 전기전자 제품에 적용되는 칼라도장강판은 2006년에 RoHS 규제의 시행과 더불어 6가 크롬 사용 제한의 영향으로 크롬프리 화성처리가 일반화되어 적용되고 있으며, 그 동안 6가 크롬 제안이 유보적이었던 건축용 칼라도장강판 또한 크롬프리 화성처리층 및 크로메이트계 방청 안료의 하도층 적용을 회피하고 있는 추세이다. 이에 따라, 고내식 합금도금강판을 기재로 사용하고 기존의 화성처리층과 하도층에 크롬프리 수지를 적용하는 연구개발이 활발하게 진행 중에 있다. 본 연구에서는 마그네슘이 첨가된 고내식 합금도금강판으로 Al-Mg-S i강판과 용융 Zn-Al-Mg 합금도금강판에 기존의 상용화 공정에서 사용되는 크롬계 및 크로프리 화성처리 적용 칼라도장강판에 대한 내식성 등 칼라도장강판의 특성에 대해 발표한다.