• Composites Research
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• 제12권5호
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• pp.12-22
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• 1999

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.

• Composites Research
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• 제23권2호
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• pp.10-16
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• 2010

가압주조법으로 제조된 알루미나 섬유와 SiC 입자 혼합금속복합재료의 마찰특성을 조사하였다. 핀 형태의 마모 시험편은 전체 부피비 20%에 섬유와 입자의 서로 다른 비를 갖고 있다. 혼합금속복합재료의 윤활마모시험은 핀과 디스크 타입의 마모시험기를 사용하여 수행되었는데, 상온과 고온 $100^{\circ}C$와 $150^{\circ}C$.에서의 건식마찰특성을 각각 수행하였다. 마모면의 미시분석은 주사전자현미경(SEM)으로 조사하여 마찰특성과 마모거동을 분석하였다. 시험 결과 마모저항은 상온에서는 섬유와 같은 방향인 (PR) 방향에서는 SiC입자의 증가에 따라 향상되었다. 고온에서는 섬유와 수직한 방향(N)의 마모특성은 PR방향의 섬유가 마모면으로 전체적으로 쉽게 뽑히기 때문에 PR방향의 금속보합재료의 마모특성보다 우수하였다. 한편 마찰계수는 온도증가에 따라 감소하였다.

• 한국복합재료학회:학술대회논문집
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• 한국복합재료학회 2000년도 춘계학술발표대회 논문집
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• pp.195-198
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• 2000

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.

• Composites Research
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• 제13권1호
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• pp.50-60
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• 2000

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.

• 한국안전학회지
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• 제19권4호
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• pp.25-30
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• 2004

Unidirectional fiber-metal matrix composites have superior mechanical properties along the longitudinal direction. However, the applicability of continuous fiber reinforced MMCs is somewhat limited due to their relatively poor transverse properties. Therefore, the transverse properties of MMCs are significantly influenced by the properties of the fiber/matrix interface. In this study, the interfacial stress states of transversely loaded unidirectional fiber reinforced metal matrix composites investigated by using elastic-plastic finite element analysis. Different fiber volume fractions $(5-60\%)$ were studied numerically. The interface was treated as thin layer (with different properties) with a finite thickness between the fiber and the matrix. The fiber is modeled as transversely isotropic linear-elastic, and the matrix as isotropic elastic-plastic material. The analyses were based on a two-dimensional generalized plane strain model of a cross-section of an unidirectional composite by the ANSYS finite element analysis code.

• 대한기계학회논문집A
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• 제20권3호
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• pp.753-764
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• 1996

The metal matrix composites(MMC) are currently receiving a great deal of attention. These composites possess exellent mechanical and physical properties such as modulus, strength, wear resistance and thermal stability, which make them very attractive for use in automotive piston. In this study, $Al/{Al_2}{O_3}$(15%) composites are fabricated by the squeeze casting method. Mechanical properties such as tensile strength and ductility are performed at room and elevated temperature($250^{\circ}C$ and $350^{\circ}C$), respectively. Through thermomechanical analyser, thermal expansion coefficient of $Al/{Al_2}{O_3}$ composites are conducted for ranging from room temperature to ($400^{\circ}C$.And bending fatigue tests are also performed by the rotary bending machine at room temperature.The tensile strength and elastic modulus have been improved up to 38% and 35% by the addition of the reinforcements, respectively. Thermal expansion coefficients of MMCs which is located normal and parralel to the applied pressure are showed slightly different less than 10%. Fatigue strengh of the composite was improved by about 20% compared with that of unreinforced Al alloy. The results of this study will be used to understand the basic fracture behavior of MMCs and eventually to expand the applocation of MMCs as a machine parts undertaken various loadings.

• Composites Research
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• 제22권5호
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• pp.15-23
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• 2009

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.

• 한국주조공학회지
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• 제29권4호
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• pp.176-180
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• 2009

Effect of matrix microstructure on creep behaviors of squeeze cast magnesium matrix composites was investigated. Aluminum borate whisker was used as reinforcement and AZ31, AS52 and Sr added AS52 Mg alloys were used for matrix alloys. The reinforcement was distributed homogeneously and defect-free composite was manufactured. Creep tests were carried out at the temperature of $150^{\circ}C$ under the applied stress of 50 and 100 MPa for Mg alloys and Mg MMCs, respectively. The creep resistance of Mg MMCs was in this order: AS52-Sr > AS52 AZ31 MMCs. Void initiation during creep mainly occurred at $Mg/Mg_{17}Al_{12}$ interface and propagation went along grain boundaries. On the other hand, $Mg_2Si$ phase was not attributed to the creep void initiation.

• Composites Research
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• 제12권1호
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• pp.68-75
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• 1999

본 연구에서는 저속 충격에서 충격 속도에 따른 금속복합재료의 동적 거동을 연구하였다. 시험에 사용된 재료는 모재로 AC8A와 보강재로 알루미나($Al_2O_3$)와 탄소를 사용하였으며 용탕 주조법을 이용하여 금속복합재료를 제조하였다. 금속복합재료에는 15%의 부피분율을 가진 알루미나 예비성형체와 알루미나와 탄소를 각각 12%와 3% 사용한 혼합 에비성형체가 사용되었다. 제조된 금속복합재료는 인장 시험과 진동 시험을 통해 인장 강도와 탄성계수를 구하였으며, 저주파 여파기(low pass filter)와 계장화 충격 시험기를 이용하여 충격 속도에 따른 금속복합재료의 충격 거동을 연구하였다. 저주파 여파기를 이용함으로써 충격 속도에 관계없이 안정적인 실험치를 확보할 수 있었다. 충격 속도의 증가에 따라 모재와 금속복합재료의 충격에너지는 증가하였으나, 동적인성치는 일정한 값을 보였다. 충격 속도가 증가할수록 충격에너지 중 균열전파에너지의 향상이 두드러졌으며, 재료의 변형량이 증가하였다. 충격에너지 중 균열개시에너지와 동적파괴인성치의 관계를 설명하기 위하여 변형율 에너지와 노치에서의 응력 분포를 이용하여 간단한 모델을 제시하였으며, 이로부터 균열개시에너지는 동적 파괴 인성치의 자승에 비례하고 탄성계수에 반비례하는 것을 보였다.

• 대한기계학회:학술대회논문집
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• 대한기계학회 2004년도 춘계학술대회
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• pp.410-414
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• 2004

Under longitudinal loading continuous fiber reinforced metal matrix composite(MMC) have interpreted an outstanding performance. However, the applicability of continuous fiber reinforced MMCs is somewhat limited due to their relatively poor transverse properties. Therefore, the transverse properties of MMCs are significantly influenced by the properties of the fiber/matrix interface. In this study, elastic-plastic behavior of transversely loaded unidirectional fiber reinforced metal matrix composites investigated by using elastic-plastic finite element analysis. Different fiber placement(square and hexagon) and fiber volume fractions were studied numerically. The interface was treated as three thin layer (with different properties) with a finite thickness between the fiber and the matrix. The analyses were based on a two-dimensional generalized plane strain model of a cross-section of an unidirectional composite by the ANSYS finite element analysis code.