• 한국분말재료학회지
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• 제29권3호
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• pp.213-218
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• 2022

This study investigates the interfacial reaction between powder-metallurgy high-entropy alloys (HEAs) and cast aluminum. HEA pellets are produced by the spark plasma sintering of Al_0.5CoCrCu_0.5FeNi HEA powder. These sintered pellets are then placed in molten Al, and the phases formed at the interface between the HEA pellets and cast Al are analyzed. First, Kirkendall voids are observed due to the difference in the diffusion rates between the liquid Al and solid HEA phases. In addition, although Co, Fe, and Ni atoms, which have low mixing enthalpies with Al, diffuse toward Al, Cu atoms, which have a high mixing enthalpy with Al, tend to form Al-Cu intermetallic compounds. These results provide guidelines for designing Al matrix composites containing high-entropy phases.

• 디자인학연구
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• 제17권4호
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• pp.241-250
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• 2004

이 논문은 현재에 통용되고 있는 동합금판 C2200, C5210, C7701, C8113 등의 특징 및 용도와 소재의 재질적 특성을 data화하였고, 그 표현의 가능성을 조사하여 수치화하였고, 그 기법실험의 1단계로서 일반접합과 TIG 접합에 대하여, 2단계 실험으로서 망상조직기법과 전해주조기법에 대하여 농하였으며, 이 기법을 응용한, 연구작품의 3가지 사례를 다루었다. 이 때 사용한 동합금은 (주)풍산금속 소재기술연구소 이동우 박사가 지원한 4가지 동합금, 즉 단동, 스프링용 인청동, 스프링용 양백, 백동을 사용하여, 적층기법, 망상조직기법, 융합기법, 전해주조기법을 작품에 따라서 통합 또는 부분적으로 적용시켰다. C2200 의 경우, 황동은 2mm이하의 박판(薄板)에서는 교류 TIG 용접법이 좋으며 그 이상에서는 직류 정극성 TIG 용접법으로, 용접에 의한 잔류 응력부식을 열처리를 250~300도에서 행한다. C5210 의 경우는 고온의 환원성기(還元性氣)중에서도 수소(水素) 취성이 없고 고온에서 O를 흡수하지 않으며, 경화(輕化) 온도도 약간 높아, 용접용으로 매우 적합하다. 일반적으로 Sn을 2-9% P를 0.03-0.4%정도 포함하고 있는데, Sn의 함유량이 증가함에 따라 응고 온도 범위가 광범위해졌으며 용접후의 냉각 시, 열분열 방지에는 TIG용접의 용접속도를 빠르게, 용융지(溶融池)를 작게, 예열 온도는 200도로 하는 것이 좋다. C7701의 경우는 조성범위가 10-20% Ni, 15-30% Zn의 것이 많이 사용된다. 약 30% Zn 이상이 되면(${\alpha}+{\beta}$) 조직이 되어 점성이 낮아지고 냉간 가공성은 저하하나 열간 가공성은 좋다. 양백은 또한 전기저항이 높고 내열, 내식성이 좋다. C8113의 경우는 내해수성, 내마모성이 우수하며 고온 강도가 높고 백동은 10-30% 니켈을 포함하며 완전히 고용(固溶)해서 단상(單相)이 된다. 이 때문에 결정입(結晶粒)도 크게 되기 쉬우며, 구속이 강한 경우 미량의 Pb, P, S라는 분열 감수성이 높아진다.

• 열처리공학회지
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• 제29권1호
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• pp.1-7
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• 2016

Titanium and its alloys can be usually joined with brazing method. And the alloys should be brazed at low temperature to keep their original microstructure. In this study, the mechanical strength and microstructure of the CP-Ti joint-brazed with $Zr_{54}Ti_{22}Ni_{16}Cu_8$ filler metal having melting temperature of $774{\sim}783^{\circ}C$ were investigated. The tensile strengths of the joint-brazed at $800^{\circ}C$ with $100^{\circ}C/min$ of cooling rate showed more than 400 MPa which was as high as base metal. The $Widmanst{\ddot{a}}tten$ structure consisting of Ti and $Ti_2Ni$ phase was observed in the joint area. However, the tensile strengths of the joint-brazed at $800^{\circ}C$ with $15^{\circ}C/min$ of cooling rate were decreased and the Ti, $(Ti,Zr)_2Ni$ and $Ti_2Ni$ phases were observed at the joint area. It is believed that the $(Ti,Zr)_2Ni$ laves phases could decrease the mechanical strength of the joint and the cooling rate should be controled to get high strength of the titanium joint.

• 한국소성가공학회:학술대회논문집
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• 한국소성가공학회 2006년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.417-420
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• 2006

The composition and structure of dendrite phase within $Zr_{76.11}Ti_{4.20}Cu_{4.51}Ni_{3.16}Be_{1.49}Nb_{10.53}$ bulk metallic glass (BMG) were confirmed by using an EPMA, XRD and TEM, respectively. The chief elements of dendrite phase were Zr-Ti-Nb and had a BCC structure. The thermal properties of this BMG have been then subsequently investigated by using a differential scanning calorimeter (DSC). The glass transition and crystallization onset temperatures were determined as $339.7^{\circ}C$ and $375.8^{\circ}C$ for this alloy, respectively. Mechanical properties have also been examined by conducting a series of uniaxial compression tests at various temperatures within supercooled liquid region under the strain rates between $10^{-4}/s$ and $3{\times}10^{-2}/s$. The deformation behavior of BMG composite within supercooled liquid region is similar to one of Vit-1 exhibiting amorphous single phase alloy. The flow stresses of BMG composite, however, are entirely higher than those of Vit-1 because dendrite phases are interfere with moving of atoms.

• 한국주조공학회지
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• 제34권2호
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• pp.49-53
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• 2014

In commercial Zr-Nb-Cu-Ni-Al amorphous alloys, expensive element, Zr, was substituted to Sn which was cheaper one, and then, glass forming ability, compressive strength and hardness of them were estimated. Even though the Sn was added up to 1.5%, resulting phase was not changed to the crystalline form. It was confirmed by X-ray diffraction and thermal analyses. In the X-ray profiles, there were no peaks for crystalline phases and typical halo pattern for amorphous phase was appeared at the diffraction angle of $35^{\circ}{\sim}45^{\circ}$. Thermal analyses also showed that the Sn modified alloys were corresponded to the amorphous standards where ${\delta}T$(= Tx - Tg) and Trg(= Tg/Tm) affecting to the amorphous forming ability were more than 50K and 0.60 respectively. Compressive strengths were 1.77 GPa, 1.63 GPa, 1.65 GPa and 1.77 GPa for 0%Sn, 0.5%Sn, 1.0%Sn and 1.5%Sn respectively. Hardnesses of the Sn modified alloys were decreased from 752 Hv to 702 Hv in 1.0%Sn and recovered to 746 Hv in 1.5%Sn.

• 한국결정성장학회지
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• 제24권5호
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• pp.224-228
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• 2014

최근 금속자원 재활용과 환경보호에 대한 기술적 필요성에 의해 구리(Cu)를 주성분으로 하는 동합금으로부터 니켈, 주석 등의 유가금속의 분리/회수에 대한 관심이 높아지고 있다. 본 연구에서는 기존에 발표한 니켈과 주석의 분리연구 결과를 토대로 보다 높은 농도로 분리할 수 있는 공정을 검토하였다. 니켈의 경우 유기용매를 이용하여 동합금에서 니켈을 선택적으로 분리한 후 환원열처리를 통하여 순도 98.0 % 이상의 니켈 금속분말을 성공적으로 제조하였다. 주석의 경우에는 3회의 연속적인 선택적 용해법과 환원열처리를 통하여 주석 분말의 농도를 97.5 % 이상으로 향상시켰다. 제조된 분말의 FE-SEM 및 TEM 분석을 통하여 미세구조 변화여부를 분석하였다.

• 대한금속재료학회지
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• 제48권6호
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• pp.523-532
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• 2010

Co-application of organic coating and cathodic protection has not provided enough durability to low-alloyed steels inseawater ballast tank (SBT) environments. An attempt has made to study the effect of alloy elements (Al, Cr, Cu, Mo, Ni, Si, W) on general and localized corrosion resistance of steels as basic research to develop new low-allowed steels resistive to corrosion in SBT environments. For this study, we measured the corrosion rate by the weigh loss method after periodic immersion in synthetic seawater at $60^{\circ}C$, evaluated the localized corrosion resistance by an immersion test in concentrated chloride solution with the critical pH depending on the alloy element (Fe, Cr, Al, Ni), determined the permeability of chloride ion across the rust layer by measuring the membrane potential, and finally, we analyzed the rust layer by EPMA mapping and compared the result with the E-pH diagram calculated in the study. The immersion test of up to 55 days in the synthetic seawater showed that chromium, aluminium, and nickel are beneficial but the other elements are detrimental to corrosion resistance. Among the beneficial elements, chromium and aluminium effectively decreased the corrosion rate of the steels during the initial immersion, while nickel effectively decreased the corrosion rate in a longer than 30-day immersion. The low corrosion rate of Cr- or Al-alloyed steel in the initial period was due to the formation of $Cr_2FeO_4$ or $Al_2FeO_4$, respectively -the predicted oxide in the E-pH diagram- which is known as a more protective oxide than $Fe_3O_4$. The increased corrosion rate of Cr-alloyed steels with alonger than 30-day exposure was due to low localized corrosion resistance, which is explained bythe effect of the alloying element on a critical pH. In the meantime, the low corrosion rate of Ni-alloyed steel with a longer than 30-day exposure wasdue to an Ni enriched layer containing $Fe_2NiO_4$, the predicted oxide in the E-pH diagram. Finally, the measurement of the membrane potential depending on the alloying element showed that a lower permeability of chloride ion does not always result in higher corrosion resistance in seawater.

• 한국주조공학회지
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• 제21권1호
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• pp.7-14
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• 2001

The research on new DRA(discontinuous reinforced alloy) and CRA(continous reinforced alloy) composites has been carried out to improve the properties of ceramic fiber and particle reinforced metal matrix composites(MMCs). Effects of alloying elements and aging conditions on the microstructures and aging behavior of Al-Si-Cu-Mg-(Ni)-SiCp composite have been examined. The specimens used in this study were manufactured by duplex process. The first squeeze casting is the process to make precomposite and the second squeeze casting is the process to make final composite. The hardening behavior was accelerated with decreasing the size of SiCp particle in the composites. It is considered that the dislocation density increased with increasing SiCp size, due to the different thermal deformation between Al matrix and SiCp during quenching after the solution treatment. Peak aging time to obtain the maximum hardness in 3 ${\mu}m$ SiCp reinforced Al composite was reduced than that in large size(5, 10 ${\mu}m$) of SiCp because of difference in dislocation density. Aging hardening responce(${\Delta}H$ = $H_{Max}.-H_{S.T}$) of composites was greater than that of unreinforced Al alloy because of higher density of second phases in matrix.

• 한국분말재료학회지
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• 제14권4호
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• pp.230-237
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• 2007

The fabrication of Fe alloy-40 wt.%TiC composite materials using spark plasma sintering process after ball-milling was studied. Raw powders to fabricate Fe alloy-TiC composite were Fe alloy, $TiH_{2}$ and activated carbon. Fe alloy powder was Distaloy AE (4%Ni-1%Cu-0.5%Mo-0.01%C-bal.%Fe) made by Hoeganes company with better toughness and lower melting point. These powders were ball-milled in horizontal attrition ball mill at a ball-to-powder weight ratio of 30 : 1. After that, these mixture powders were sintered by using spark plasma sintering apparatus for 5 min at $1200-1275^{\circ}C$ in vacuum atmosphere under $10^{-3}$ torr. DistaloyAE-40 wt.%TiC composite was directly synthesized by dehydrogenation and carburization reaction during sintering process. The phase transformation of as-milled powders and sintered materials was confirmed using X-ray diffraction (XRD) and transmission electron microscope (TEM). The density and harness materials was measured in order to confirm the densification behavior. In case of DistaloyAE-40 wt.%TiC composite retained for 5 min at $1275^{\circ}C$, it has the relative density of about 96% through the influence of rapid densification and fine TiC particle reinforced Fe-based composites materials.

• 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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• 한국전기전자재료학회 2007년도 하계학술대회 논문집 Vol.8
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• pp.18-18
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• 2007

지난 수년 동안 Sn-3.0Ag-0.5Cu 합금은 전자산업의 표준 무연솔더 조성으로 전자제품의 제작에 사용되어져 왔으며, 그 신뢰성도 충분히 검증되어 대표적인 무연 솔더 조성으로의 입지를 굳혀왔다. 그러나 전자제품의 mobile화에 따른 내충격 신뢰성에 대한 요구와 최근의 급격한 Ag 가격의 상승은 Ag 함량의 축소에 의한 원가절감을 요청하게 되었으며, 이에 따라 소량의 Ag를 함유하는 솔더 조성 개발에 대한 연구가 산업 현장을 중심으로 절실히 요청되고 있다. Sn-Ag-Cu의 3원계 함긍에서 Ag는 합금의 융점을 낮추고, 강도와 같은 합금의 기계적 특성을 증가시키는 한편, 모재에 대한 합금의 젖음성을 향상시키는데 필수적인 원소로 인식되고 있다. 따라서 Sn-Ag-Cu의 3원계 함금에서 Ag의 함량을 감소시키게 되면, 합금액 액상선 온도와 고상선 온도가 벌어져 pasty range(또는 mush zone)가 증가하게 되고, wettability도 감소하게 되어 솔더 합금으로서의 요구 특성을 많이 상실하게 된다. 또한 Ag 함량을 감소시키게 되면 합금의 elongation이 향상되면서 내 impact 수명이 향상되는 효과를 볼 수 있으나, 합금의 creep 특성 및 기계적인 강도는 감소하면서 열싸이클링 수명은 감소하는 경향을 나타내게 된다. 따라서 솔더 합금의 내 impact 수명과 열싸이클링 수명을 동시에 만족시키지 위해서는 Ag 함량을 최적화하기 위한 고려가 필요하며, 합금원소에 대한 연구가 요청된다고 하겠다. 한편 Ag의 함량을 3wt.% 이상으로 첨가할 경우에도 비교적 느린 응고 속도에서는 조대한 판상의 $Ag_3Sn$ 상을 형성하는 경향이 있어 외관 물량을 야기 시킬 가능성이 매우 커지는 현상도 보고되고 있다. 따라서 Ag의 첨가량을 최적화 하면서 솔더 재료로서의 특성을 계속적으로 유지하기 위해서는 제 4 원소의 함유가 필수적이라고 할 수 있다. 본 연구에서는 Sn-Ag-Cu계에 첨부하는 제 4원소로서 In을 선택하였다. 비록 In은 Ag보다 고가이기 때문에 산업적인 적용을 위한 솔더 합금 원소로는 거의 각광받지 못했으나, 본 연구의 결과로는 In은 매우 소량 첨가할 경우에도 Sn-Ag-Cu계 합금, 특히 소량의 Ag를 함유하는 Sn-Ag-Cu계 합금의 wettabilty와 기계적 특성 향상에 매우 효과적임을 알 수 있었다. 결론적으로 본 연구를 통해 구현된 Sn-Ag-Cu-In계 최적 솔더 조성의 경우 Sn-3.0Ag-0.5Cu의 표준 조성에 비하여 약 18%의 원자재 가격 절감을 도모할 수 있을 것으로 예상되는 한편. Sn-3.0Ag-0.5Cu에 유사하거나 우수한 wettability 특성을 나타내었고. Sn-1.0Ag-0.5Cu 또는 Sn-l.2Ag-0.5Cu-0.05Ni 조성보다는 월등히 우수한 wettability 특성을 나타내었다. 더구나 Sn-Ag-Cu-In계 최적 솔더 조성은 합금의 강도 저하는 최소화 시키면서 합금의 elongation은 극적으로 향상시켜 합금의 toughness 값이 매우 우수한 특성을 가짐을 알 수 있었다. 이렇게 우수한 toughness 값은 솔더 조인트의 대표적 신뢰성 요구 특성인 열싸이클링 수명과 내 impact 수명을 동시에 향상시킬 수 있을 것으로 예상된다. 요컨대 본 연구를 통해 구현된 Sn-Ag-Cu-In계 솔더 조성은 최적 솔더 조성에서 요구되는 4가지 인자, 즉, 저렴한 원재료 가격, 우수한 wettability 특성, 합금 자체의 높은 toughness, 안정하고 낮은 성장 속도의 계면 반응층 생성을 모두 만족시키는 특징을 가짐으로서 기존 무연솔더 조성의 새로운 대안으로 자리 잡을 것으로 기대된다.