• Toxicological Research
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• v.23 no.4
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• pp.331-339
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• 2007

Titanium or titanium alloy is a widely used implant material according to its certified biocompatibility, sufficient strength and ready availability. The purpose of this study was to evaluate the relative biocompatibility of titanium and titanium alloy specimens (Ti-29Nb-13Ta, TiNb and Ti-6Al-4V, Ti64) using in vivo and in vitro methods. For in vivo experiment, the specimens were implanted in the abdominal subcutaneous region of female mice for 2 and 4 weeks. The reaction of connective tissue to specimens was evaluated histologically. The specimens were encapsulated by fibrous connective tissue consisting of fibroblast, fibrocyte and other cells including neutrophil, macrophage, giant multinucleated cell and unidentified cells. Some newly formed blood vessels were located in the fibrous capsule surrounding the implant. Cell types and the thickness of fibrous capsules were examined quantitatively. Most of cell types located in the fibrous capsule were fibroblasts and fibrocytes. The average thickness of fibrous capsules for the TiNb specimens was much thinner than that of the titanium alloy, Ti64. The thickness of the fibrous capsule around all titanium specimens decreased at 4 weeks compared to 2 weeks post-implantation. The biocompatibility of titanium and titanium alloy specimens were also investigated in in vitro method using alkaline phosphatase from MG-63 cells. Alkaline phosphatase activity of the TiNb specimen showed higher activity than the titanium alloy, Ti64. In conclusion, the TiNb alloy with thin capsule thickness in vivo and high alkaline phosphatase activity in vitro will be of considerable use in biomedical applications.

• Journal of the Korean Society for Heat Treatment
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• v.13 no.1
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• pp.1-9
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• 2000

The microstructural characteristics and low temperature tensile properties between $25^{\circ}C$ and $-196^{\circ}C$ for as-welded and age hardened specimen by using Al 5083-H321 for base metal, 5083-5356 and 5083-4043 weldments have been investigated. The hardness of 5083-5356 weldment decreases with aging treatment, whereas the weld region of 5083-4043 weldment shows remarkable increase in hardness after aging due to the precipitation of fine Si particle at the grain boundaries and interiors. Low temperature tensile properties of 5083 AI base metal, 5083-5356 and 5083-4043 weldments appear to be the increment of tensile strengths and elongations at the room temperature and $-196^{\circ}C$, while the decrement of tensile properties around $-50^{\circ}C$ is shown. Through the observation of fine serration to fracture in the stress-strain curve and tensile fractography, the increment of localized deformation leading to promote the neck initiation and the increment of the dimple size cause to decrease in tensile strengths and elongations around $-50^{\circ}C$. For the tensile specimen of the 5083 base metal, 5083-5356 and 5083-4043 weldments, the reason to increase in elongation after solution and aging treatment is the diminishment of fine pit, the resolution of Mg into the matrix and the spheridization of the eutectic Si.

• Journal of Welding and Joining
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• v.33 no.1
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• pp.61-71
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• 2015

The effect of welding condition on microstructure and mechanical property of Plasma-MIG Hybrid Weld between Al 5083 plates(thickness : 10mm) was investigated. 1 pass weld without any defects such as puckering, undercut, and lack of fusion was obtained by 150~200A of plasma current and 5~7mm of welding speed. Gas porosities and shrinkage porosities were existed in the weld near fusion line. As welding speed and plasma current were decreasing, the area fraction of porosity was increasing. The hardness of the weld is increasing as welding speed. On the basis of microstructural analysis, Mg segregated region near dendrite boundaries tends to increase with the welding speed. In the result of hardness test, Distribution of hardness in fusion zone showed little change with the plasma current. However, when the welding speed increased, hardness in weld metal markdly increased. It could be considered that effect of heat input to growth of the dendritic solidification structures. Based on tensile test, tensile properties of weld metal was predominated by area fraction of porosities. Consequently, tensile properties can be controlled by formation site and area fraction of porosity.

• Proceedings of the KWS Conference
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• 2009.11a
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• pp.8-8
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• 2009

알루미늄 합금 Al 6082-T6는 최근에 개발되어 북유럽 등의 선진국에서는 그 뛰어난 해양 내식성과 우수한 강도로 인하여 해양구조물의 헬리데크(Helideck), 타워 갱웨이(Tower gangway), 알루미늄 피팅류(Aluminium fitting)등의 해양구조물과 플랫폼(Flatform), 알루미늄 래더(Aluminium ladder)등의 선박부품, 차량, 기계부품 분야에서 전 세계적으로 널리 사용되기 시작하였다. 그러나 전통적으로 용접금속의 기공은 결함으로 분류 되고, Rakesh Kumar 등의 논문에 따르면 용접 시 용접금속 내에 발생되어진 미세기공이 기계적 성질에 악영향을 미치는 것으로 보고되어졌다. 따라서 용접금속내의 발생하는 기공을 방지하는 용접공정의 개발이 반드시 필요하다. 본 연구의 목적은 Al 6082-T6 고속 MIG용접에서 기공방지를 위한 용접공정을 개발하는 것이다. Al 6082-T6의 7t 플레이트에 Al 5356의 와이어를 사용하여 아크길이 변경 및 용접속도를 60cpm과 120cpm으로 변경하여 실험하였고, 용접속도 120cpm의 고속 MIG용접에서 토치 진행각을 변경하여 실험을 진행하였다. 용접공정 파라메터 변경에 따른 기공율 측정은 이미지 분석 소프트웨어를 사용하여 정량적으로 분석하였다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2013.02a
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• pp.290-290
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• 2013

플라즈마 전해산화(Plasma Electrolytic Oxidation)란 저 농도의 알칼리 전해액을 매개로, 고전압을 가해 미세 플라즈마 방전을 유도하여 Al, Mg, Ti 등의 금속표면을 산화시켜 고내식성, 초경합금 수준의 내마모성, 탁월한 절연성과 고경도성을 가지는 산화막을 형성시키는 기술로 전자, 자동차, 의료, 섬유, 해양, 석유화학 산업에 이르기까지 광범위한 분야에 적용되어 우수한 물성을 확보할 수 있는 차세대의 표면처리 기술이다. 본 연구에서는 6061 알루미늄 합금을 이용하여 다양한 전해액 조건에서 플라즈마 전해산화 공정으로 Al2O3 산화막을 형성시켰다. 산화막의 조성 및 미세구조는 XRD와 FE-SEM, EDS를 이용하여 분석하였다. 형성된 산화막은 회색에서 밝은 회색으로 시편 전면에 고르게 나타났다. 전해액 조성을 바꾸어줌에 따라 각기 다른 표면 특성을 가지는 산화막을 얻을 수 있었고, 그에 따른 물성 변화를 분석하였다. 특히 Si 이온 농도를 조절함으로써 피막 성장인자와 표면 미세구조를 제어할 수 있었다.

• Proceedings of the Korean Institute of Surface Engineering Conference
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• 2017.05a
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• pp.132.2-132.2
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• 2017

플라즈마 전해 산화(Plasma Electrolytic Oxidation, PEO)는 Al, Ti, Mg 합금과 같은 경량 금속소재에 대한 표면처리기술로서 주목을 받고 있다. PEO 처리에 의해 표면에 치밀하게 형성되는 세라믹 산화층은 우수한 내식성, 내마모성을 보유하기 때문에, 이와 같은 특성이 요구되는 분야에 적용하기 위한 연구가 활발하다. 특히 PEO 세라믹 코팅층의 응착마모(adhesive wear)와 절삭마모(abrasive wear)에 관한 연구는 상당부분 이루어지고 있으나, 캐비테이션 침식과 같은 침식마모(erosive wear) 특성에 관한 연구는 부족한 실정이다. 본 연구에서는 알루미늄 합금 소지에 제작된 PEO 코팅층의 캐비테이션 손상 특성을 고찰하였으며, 전해액 조성이 PEO 코팅층의 미세조직과 캐비테이션 손상 특성에 미치는 영향을 살펴보았다. PEO 처리를 위해 사용된 소재는 상용 5083-O합금 판재로서 $2cm{\times}2cm$로 절단하여, 에머리페이퍼로 1000번까지 연마하여 사용하였다. 사용된 전해액은 증류수에 KOH(1 g/L)을 base로 하여 $Na_2SiO_3$(2 g/L)의 첨가유무를 변수로 하였다. 시편을 양극으로 하고 STS304를 음극으로 하여 각각 DC 전원 공급기의 +극과 -극에 연결하였으며, 정전류 조건에서 30분간 $0.1A/cm^2$의 전류밀도를 인가하였다. PEO 처리후 시편은 SEM, EDS, XRD를 이용하여 표면 특성 평가를 실시하였다. PEO코팅층의 캐비테이션 특성 평가는 초음파 진동식 캐비테이션 발생 장치를 이용하였으며, 캐비테이션 실험 후 시간에 따른 표면 거칠기의 변화 거동을 분석하였다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2013.02a
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• pp.298-298
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• 2013

플라즈마 전해산화기술은 알루미늄 소재에 대해 기존의 양극 산화막, 전해 경질크롬 도금 및 플라즈마 세라믹 용사기술 등에 의해 구현할 수 없는 고기능성을 부여하여 월등히 우수한 경도, 내부식, 내마모, 전기절연, 열저항, 피로강도 등을 얻을 수 있는 획기적인 기술이다. 또한 최근 환경에 대한 관심이 점차 높아지면서 친환경적 공정과정과 경금속 소재의 제품에 내구성을 향상시킬 필요성이 높아지고 있다. 이러한 요구에 부합하는 플라즈마 전해 산화기술은 알칼리 수용액 중에서 Al, Ti, Mg 등의 표면에 산화 피막을 형성시키는 기술로써 기존의 양극산화(Anodizing)을 대체 할 수 있다. 본 연구에서는 Al6061을 이용하여 플라즈마 전해산화 공정에 사용되는 전해액의 종류 및 농도, 시간의 변화에 따른 산화 피막의 변화를 내전압 측정 및 FE-SEM, EDS, XRD를 통해 분석하였다. 전해액에 sodium hexameta phosphate과 potassium phosphate를 이용하여 phosphate 종류의 변화에 따른 피막 특성의 변화를 연구하였다. 그로인해 phosphate의 종류 및 농도, 시간 변화를 이용하여 플라즈마 전해산화공정의 산화 피막 물성 제어를 할 수 있다.

• Journal of Korea Foundry Society
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• v.14 no.5
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• pp.471-479
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• 1994

Al-2%Si-2%Mg alloy containing SiC particle in 20, $70{\mu}m$ were prepared by mean of squeeze casting with various pressure 50, 100, 150 and 220MPa respectively. The specimens were made by casting into $50{\Phi}{\times}100{\ell}$ mold under various squeeze conditions(pressures, pressurizing temperature, particle sizes). Mechanical properties(hardness, tensile strength, elongation and wear characteristics) were evaluated at room temperature with those various fabrication factors. It became feasible to make favorable Al-SiCp composite free from casting defects by the injection of Ar gas during melting and 100MPa pressure squeeze casting. However, pressure of 50MPa was not sufficient to avoid completely porosity formation as a result of precessing and shrinkage during solidification. As the particle size is smaller and the squeeze pressure is higher, the hardness and tensile strength at room temperature are higher. Cell size became smaller gradually with increase of squeeze pressure. With increase of squeeze pressure(MPa), wear behaviors of those composites were changed from adhesive into abrasive wear, and the tendency of above behavior became outstanding with increasing sliding speed. The chemical reaction(4Al＋3SiC${\rightarrow}$$Al_4C_3+3Si$) is more accelerated at interface between SiCp and matrix with increase of squeeze pressure. Therefore $Al_4C_3$ intercompound and Si peak intensity is increased at interface.

• Corrosion Science and Technology
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• v.9 no.2
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• pp.92-97
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• 2010

Many kinds of alternative fuels such as biodiesel, ethanol, methanol, and natural gas have been developed in order to overcome the limited deposits in fossil fuels. In some cases, the alternative fuels have been reported to cause degrade materials. The corrosion rates of metals were measured by immersion test, a kind of time consuming test because low conductivity of these fuels was not allowed to employ electrochemical tests. With twin two-electrode cell newly designed for the study, however, electrochemical impedance spectroscopy (EIS) test was successfully applied to evaluation of the corrosion resistance ($R_p$) of zinc, iron, aluminum, and its alloys in an oxidized biodiesel and gasoline/ethanol solutions and the corrosion resistance from EIS was compared with the corrosion rate from immersion test. In biodiesel, $R_p$ increased in the order of zinc, iron, and aluminum, which agreed with the corrosion resistance measured from immersion test. In addition, on aluminum showing the best corrosion resistance ($R_p$), the effect of magnesium as an alloying element was evaluated in gasoline/ethanol solutions as well as the oxidized biodiesel. $R_p$ increased with addition of magnesium in gasoline/ethanol solutions containing chloride and the oxidized biodiesel. In the mean while, in gasoline/ethanol solutions containing formic acid, Al-Mg alloy added 1% magnesium had the highest $R_p$ and the further addition of magnesium decreased $R_p$. It can be explained with the fact that the addition of more than 1% magnesium increases the passive current density of Al-Mg alloys.

• Proceedings of the Korean Institute of Surface Engineering Conference
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• 2011.05a
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• pp.44-44
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• 2011

마그네슘 합금은 낮은 비중의 경량화 금속 소재이며, 주로 주조 주조재 형태로 상당한 기간 활용되어 왔으며, 최근에는 포스코에서 AZ31 합금으로 판재를 생산하면서 판재상의 마그네슘 소재의 응용이 본격화되고 있다. 포스코에서 판재로 생산되는 합금은 AZ31합금이 주종이며, AZ61 합금의 경우도 일부 생산이 시도되고 있으며, 향후 다양한 합금의 판재의 개발이 진행될 예정이다. 마그네슘 합금은 화학적 활성이 커서 내식성 확보를 위한 표면처리가 필수적이며, 내식성의 확보가 상업적 적용을 위하여 필수적이다. 기존의 마그네슘 합금의 표면처리 방법은 주로 AZ91D의 다이캐스팅재에 집중되어 왔으며, 포스코에서 생산되는 AZ31의 스트립 캐스팅재의 표면처리는 합금의 차이로 인하여 새롭게 공정이 개발되어야 한다. AZ31 마그네슘 합금 판재는 경량화가 요구되는 분야에 사용되는 것을 목표로 설계되어 상업화가 추진되고 있으며, 이의 적용을 위해서는 마그네슘 판재의 내부식성을 제어하는 표면처리 공정이 필수적이다. 표면처리에서는 강판 및 알루미늄판재의 표면처리 공정에 이용되는 화성처리-전착도장 공정에 따라야 하겠지만, 산 용액에 매우 취약한 마그네슘 소재의 특성상 같은 처리 조건을 적용하기 어렵다. AZ31 마그네슘의 합금의 표면처리에서 자동차 공정에 적합한 화성처리는 본격적으로 연구되어 있지 않으며, 합금의 차이에 따른 표면거동이 다른 경향을 보인다. 자동차용 표면처리에서 AZ31에 적합한 화성처리 단일 공정을 확보하는 것이 중요하며, 또한 Al-Mg, Mg-Mg계 등 시스템 구성에 따른 연구개발이 필요할 것이다. 본 발표에서는 AZ31 판재를 이용한 자동차 부품 가공에서 고려하여야 하는 표면처리 이슈에 대하여 논하고자 한다.