• 한국분말재료학회지
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• 제30권6호
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• pp.463-469
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• 2023

Aluminum alloys, known for their high strength-to-weight ratios and impressive electrical and thermal conductivities, are extensively used in numerous engineering sectors, such as aerospace, automotive, and construction. Recently, significant efforts have been made to develop novel aluminum alloys specifically tailored for additive manufacturing. These new alloys aim to provide an optimal balance between mechanical properties and thermal/electrical conductivities. In this study, nine combinatorial samples with various alloy compositions were fabricated using direct energy deposition (DED) additive manufacturing by adjusting the feeding speeds of Al6061 alloy and Al-12Si alloy powders. The effects of the alloying elements on the microstructure, electrical conductivity, and hardness were investigated. Generally, as the Si and Cu contents decreased, electrical conductivity increased and hardness decreased, exhibiting trade-off characteristics. However, electrical conductivity and hardness showed an optimal combination when the Si content was adjusted to below 4.5 wt%, which can sufficiently suppress the grain boundary segregation of the α-Si precipitates, and the Cu content was controlled to induce the formation of Al₂Cu precipitates.

• 대한기계학회논문집A
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• 제35권8호
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• pp.847-853
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• 2011

본 연구는 압출 시 성형온도를 유지하여 Zn-22Al 합금분말의 성형성을 향상시키는 하이브리드 분말 압출 공정의 개발 및 온도 유지시간이 압출된 스퍼기어의 기계적 특성에 미치는 영향을 조사하기 위해 수행되었다. 피치원 지름 1.8mm 의 소형 스퍼기어는 압출온도 290, 300, $310^{\circ}C$에서 성형되었다. 볼밀시간 32h 의 Zn-22Al 합금분말을 압출온도 $310^{\circ}C$에서 압출 시 표면 결함이 없는 소형 기어가 제조되었다. 경도분포는 기어 중심부와 치형부에서 불균일하였고 소결공정 후 내부 변형에너지의 차이로 인해 내부균열이 발생하였다. 위와 같은 문제를 해결하기 위해 온도 유지시간 제어를 이용한 하이브리드 압출 연구를 수행하였다. 압출된 스퍼기어의 평가는 압출하중, 비커스 경도 및 치수정밀도 측정을 통해 이루어졌다. 온도 유지시간 15min 에서 압출된 스퍼기어의 기계적 성질이 가장 우수하였다.

• 한국재료학회지
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• 제11권6호
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• pp.453-459
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• 2001

미세조직에 따라 기계적 성질 및 내산화성.내부식성 등의 제반 성질이 크게 변하는 Zr계 핵연료 피복관은 미세조직의 최적화가 중요하다. 이러한 미세조직은 합금원소의 고용도에 크게 의존하지만, Zr은 대부분의 용질합금원소의 고용도가 매우 작아서 측정이 곤란하였다. 본 연구에서는 핵연료 피복관 재료의 주요한 기본조성 재료인 Zr-0.8Sn 합금에 대한 Nb의 고용도를 TEP 측정방법을 이용하여 연구하였으며, 광학현미경과 전자현미경으로 미세조직을 관찰하여 이를 확인하였다. 균질화 처리온도가 증가함에 따라 고용된 Nb 함량이 증가하여 Zr-0.8Sn 합금의 TEP는 감소하는 경향을 보였다. 처리온도가 더욱 증가하면 TEP의 포화가 발생하였는데 이는 TEP에 영향을 미치는 고용된 합금원소의 함량 변화가 없기 때문이다. 따라서, TEP의 포화영역이 나타나기 시작하는 균질화 처리온도가 첨가된 Nb이 Zr-0.8Sn 합금에 모두 고용되는 시점이며, 이를 토대로 온도에 따른 Zr-0.8Sn 합금에서의 Nb 고용도 ($C_{Nb}$ )를 $4.69097{\times}10^{16}{\times}e^{-25300\times\;I/T}$(ppm.at.%)로 나타낼 수 있었다.

• 한국재료학회지
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• 제8권4호
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• pp.328-336
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• 1998

본 연구에서는 기지금속과의 고상이나 액상의 고용한이 거의 없는 금속-카본(carbon)계에서 고에너지 볼밀공정을 이용하여 고체 윤활 청동베어링용 Cu-C-X계 나노복합금속분말을 제조하고자 하였다. Cu-10wt.%C-5wt.%AI과 Cu-10wt.%C-5wt.%Fe의 혼합분말을 이르곤 분위기의 attritor내에서 기계적 합금화한 후 Cu-C-X의 나노복합금속분말의 미세조직 특성을 조사하였다. AI, Fe를 첨가하였을 때 10시간 이상의 MA공정에서부터 약 $10\mu\textrm{m}$이하의 미세한 Cu-C-X나노복합금속분말을 얻을 수 있었으며, MA 시간에 따른 분말의 형상과 미세구조 변화는 금속-금속계의 MA 과정과 유사하게 진행되는 것을 알 수 있었다. Cu-C-X 나노복합금속분말의 X-선 회절시험 결과, MA 시간에 따라 Cu와 C분말의 회절피크의 폭은 넓어지고 회절강도는 감소하였으며, 특히 흑연피크의 MA시간에 따른 소멸은 흑연의 낮은 원자산란계수 때문에 의한 X-선 흡수 영향으로 고찰하였다. Williamson-Hall식으로 계산된 Cu-C-X 나노복합금속분말내의 Cu의 결정립은 15시간 이상의 MA공정에서부터 약 10nm이하의 크기를 가졌으며, TEM 분석결과로는 불규칙한 형상의 약 10-30nm 크기로 복합화된 Cu결정립을 확인할 수 있었다.

• 한국재료학회지
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• 제9권2호
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• pp.188-194
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• 1999

2원계 (Zr-xNb, Zr-xSnl 와 3원계 (Zr-O.8Sn-xNb, Zr-O.4Nb-xSnl Zr합금의 기계적 특성에 미치는 Nb와 Sn의 영향올 조사하기 위하여 인장시험 빛 마세조직 분석을 실시하였다. Nb와 Sn량이 많이 첨가될수록 2원계와 3원계 합금의 강도는 정진적으로 증가하는 경향을 보이는데, Nb와 Sn이 고용도 이상으로 첨가될 때 강도중가는 더욱 두드러진 것으로 냐타났다. 강도 증가현상을 고용강화, 석출강화, 결정립 미세화에 의한 강화, 집합조직에 의한 강화효과 관정에서 분석한 결과, 고용강화 효과가 가장 두드러지며 Nb와 Sn이 고용도 이상에서는 석출강화가 강도에 기여하는 것으로 냐타났다. 합금원소 첨가에 따른 결정립미세화도 강도에 약간은 영향을 미치는 것으로 사료된다. 그러나 집합조직은 합금원소 변화에 따라서 거의 변화가 없는 것으로 냐타났으므로 집합조직은 강도증가에 기여하지 않는 것으로 생각된다.

• 한국주조공학회지
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• 제41권5호
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• pp.411-418
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• 2021

Ni 혹은 Cu 첨가에 따른 고규소 고용강화 페라이트계 구상흑연주철의 기계적 성질과 미세조직 변화를 실험적으로 확인하기 위해, Ni 및 Cu 투입량을 3.0wt% 이내 그리고 0.9wt% 이내에서 조절하여 시편단위 사형주조를 진행하였다. 실험 결과 고용강화 페라이트계 구상흑연주철 내 Ni 혹은 Cu 함량이 증가하면 합금 내 강도 특성과 경도가 증가하였고 연성은 감소하였다. 한편, 합금 내 Ni 및 Cu 함량이 비슷한 경우, Ni이 포함된 고용강화 페라이트계 구상흑연주철보다 Cu가 포함된 합금이 더 높은 펄라이트 분율을 나타내었다. Ni이 포함된 고용강화 페라이트계 구상흑연주철의 미세조직에 미치는 기계적 성질의 경우에는 펄라이트 분율이 10% 이내 일 때 강도, 경도, 연신율이 우수하였으나, 펄라이트 분율이 10% 이상 증가할 경우 급격한 연신율 감소를 나타내었다. 한편, Cu가 첨가된 고용강화 페라이트계 구상흑연주철의 경우에는 펄라이트 분율 증가에 따라 강도와 경도는 점점 증가하였으며 연신율은 점점 감소하는것을 확인하였다. 고용강화 페라이트계 구상흑연주철 내 첨가원소에 따른 이러한 미세조직과 기계적 성질 차이는 Cu 대비 Ni의 낮은 펄라이트 안정화 효과와 첨가원소 함량에 따른 기지상 강화효과 차이가 복합적으로 작용하였기 때문으로 판단된다.

• 한국결정성장학회지
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• 제8권3호
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• pp.463-467
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• 1998

조성이 $Nb_3Sn$인 Nb와 Sn 혼합분말에 대해 기계적 합금화 과정중의 미세구조 변화를 X선회절실험으로 관찰하였다. 분쇄시간에 따른 결정구조 변화는 볼/분말미와 볼의 크기에 따라 변하였다. 지름이 9.5mm인 볼을 사용한 경우, 각 분말들이 초기에는 기계적으로 합금되어 A15구조를 갖는 상을 형성하였고, 그 이후에는 비정질화가 이루어졌다. 지름이 작은 3.968mm인 볼을 사용한 경우 초기에 비정질화하였다. 이들 결과들은 볼크기에 따라 분쇄에너지 효과가 다르기 때문이라고 생각될 수 있다. 순수한 $Nb_3Sn$ 화학양론조성의 상이 기계적 합금화 방법으로 제조된 과포화 고용체를 열처리하여 쉽게 얻어졌다. 기계적 합금화로 비정질화된 분말을 열처리한 경우, Nb3Sn과 Nb6Sn5상의 혼합물이 얻어졌다.

• 한국재료학회지
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• 제10권9호
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• pp.642-647
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• 2000

Ni-36at.%Al을 함유하는 나도 결정립의 NiAl 합금이 기계적 합금화법에 의해 제조되었다. 제조된 분말은 방전 플라즈마 소결법에 의해 만들어졌다. 상변테에 영향을 주는 인자는 냉각속도와 열처리 시간의 조건으로 논의되었다. 소결체의 상변태 거동은 시차 열분석(DSC)과 X-선 회절(XRD) 분석법에 의해 조사되었다. 미세구조는 주사전자현미경(SEM)으로 관찰되었다. 마르텐사이트 격사상수와 체적 분율은 X-선 회절분석법 중 직접비교법에 의해 계산되었다.

• 한국분말재료학회지
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• 제13권5호
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• pp.321-326
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• 2006

Electronic packaging involves interconnecting, powering, protecting, and cooling of semiconductor circuits fur the use in a variety of microelectronic applications. For microelectronic circuits, the main type of failure is thermal fatigue, owing to the different thermal expansion coefficients of semiconductor chips and packaging materials. Therefore, the search for matched coefficients of thermal expansion (CTE) of packaging materials in combination with a high thermal conductivity is the main task for developments of heat sink materials electronics, and good mechanical properties are also required. The aim of this work is to develop copper matrix composites reinforced with carbon nanofibers. The advantages of carbon nanofibers, especially the good thermal conductivity, are utlized to obtain a composite material having a thermal conductivity higher than 400 W/mK. The main challenge is to obtain a homogeneous dispersion of carbon nanofibers in copper. In this paper, a technology for obtaining a homogeneous mixture of copper and nanofibers will be presented and the microstructure and properties of consolidated samples will be discussed. In order to improve the bonding strength between copper and nanofibers, different alloying elements were added. The microstructure and the properties will be presented and the influence of interface modification will be discussed.

• 한국분말재료학회지
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• 제16권1호
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• pp.9-15
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• 2009

Amorphization and crystallization behaviors of $Ti_{50}Cu_{50}Ni_{20}Al_{10}$ powders during high-energy ball milling and subsequent heat treatment were studied. Full amorphization obtained after milling for 30 h was confirmed by X-ray diffraction and transmission electron microscope. The morphology of powders prepared using different milling times was observed by field-emission scanning electron microscope. The powders developed a fine, layered, homogeneous structure with prolonged milling. The crystallization behavior showed that the glass transition, $T_g$, onset crystallization, $T_x$, and super cooled liquid range ${\Delta}T=T_x-T_g$ were 691,771 and 80 K, respectively. The isothermal transformation kinetics was analyzed by the John-Mehn-Avrami equation. The Avrami exponent was close to 2.5, which corresponds to the transformation process with a diffusion-controlled type at nearly constant nucleation rate. The activation energy of crystallization for the alloy in the isothermal annealing process calculated using an Arrhenius plot was 345 kJ/mol.