• Corrosion Science and Technology
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• 제6권1호
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• pp.29-32
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• 2007

The final goal of this study is to develop the core technologies applicable to the design, operation and maintenance of welds in nuclear structures. This study includes predicting microstructure changes and residual stress for welded parts of nuclear power plant components. Furthermore, researches are performed on evaluating fatigue, corrosion, and hydrogen induced cracking and finally constructs systematically integrated evaluation system for structural integrity of nuclear welded structures. In this study, metallurgical and mechanical approaches have been effectively coordinated considering real welding phenomena in the fields of welds properties such as microstructure, composition and residual stress, and in the fields of damage evaluations such as fatigue, corrosion, fatigue crack propagation, and stress corrosion cracking. Evaluation techniques tried in this study can be much economical and effective in that it uses theoretical/semi-empirical but includes many additional parameters that can be introduced in real phenomena such as phase transformation, strength mismatch and residual stress. It is clear that residual stress makes great contribution to fatigue and stress corrosion cracking. Therefore the mitigation techniques have been approached by reducing the residual stress of selected parts resulting in successful conclusions.

• 한국정보통신학회:학술대회논문집
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• 한국해양정보통신학회 2004년도 SMICS 2004 International Symposium on Maritime and Communication Sciences
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• pp.70-73
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• 2004

The packaging of the integrated circuits requires knowledge of ceramics and metals to accommodate the fabrication of modules that are used to construct subsystems and entire systems from extremely small components. Composite ceramics (Al$_2$O$_3$-SiO$_2$) were tested for substrates. A stress analysis was conducted for a linear work-hardening metal cylinder embedded in an infinite ceramic matrix. The bond between the metal and ceramic was established at high temperature and stresses developed during cooling to room temperature. The calculations showed that the stresses depend on the mismatch in thermal expansion, the elastic properties, and the yield strength and work hardening rate of the metal. Experimental measurements of the surface stresses have also been made on a Cu/Al$_2$O$_3$-SiO$_2$ceramic system, using an indentation technique. A comparison revealed that the calculated stresses were appreciably larger than the measured surface stresses, indicating an important difference between the bulk and surface residual stresses. However, it was also shown that porosity in the metal could plastically expand and permit substantial dilatational relaxation of the residual stresses. Conversely it was noted that pore clusters were capable of initiating ductile rupture, by means of a plastic instability, in the presence of appreciable tri-axiality. The role of ceramics for packaging of microelectronics will continue to be extremely challenging.

• 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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• 한국전기전자재료학회 2003년도 추계학술대회 논문집 Vol.16
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• pp.308-312
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• 2003

The packaging of the integrated circuits requires knowledge of ceramics and metals to accommodate the fabrication of modules that are used to construct subsystems and entire systems from extremely small components. Composite ceramics ($Al_2O_3-SiO_2$) were tested for substrates. A stress analysis was conducted for a linear work-hardening metal cylinder embedded in an infinite ceramic matrix. The bond between the metal and ceramic was established at high temperature and stresses developed during cooling to room temperature. The calculations showed that the stresses depend on the mismatch in thermal expansion, the elastic properties, and the yield strength and work hardening rate of the metal. Experimental measurements of the surface stresses have also been made on a $Cu/Al_2O_3-SiO_2$ ceramic system, using an indentation technique. A comparison revealed that the calculated stresses were appreciably larger than the measured surface stresses, indicating an important difference between the bulk and surface residual stresses. However, it was also shown that porosity in the metal could plastically expand and permit substantial dilatational relaxation of the residual stresses. Conversely it was noted that pore clusters were capable of initiating ductile rupture, by means of a plastic instability, in the presence of appreciable tri-axiality. The role of ceramics for packaging of microelectronics will continue to be extremely challenging.

• 대한기계학회논문집A
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• 제35권3호
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• pp.273-279
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• 2011

입자 강화 복합재료는 입자의 크기가 감소할수록 그 항복강도가 증가하므로, 입자의 크기에 대한 길이 스케일을 보인다. 항복강도에 대한 이러한 길이 스케일은 복합재가 압밀된 후 냉각될 때 기지재와 입자간 열팽창계수의 상이함에 의하여 입자 주위 기지재에 펀칭되는 기하적 필수 전위가 주된 영향을 미치는 것으로 알려져 있다. 본 연구에서는 입자 강화 복합재의 연속체 강도해석 모델링에 사용할 수 있는 두 가지 전위 펀칭이론들에 대하여 전산적으로 검토하였다. 즉, 입자 주위에 펀치되는 전위 영역의 크기를 계산하는 대표적인 두 가지 이론들인 Shibata 등 및 Dunand and Mortensen 이론으로부터 전위 펀치 영역의 크기를 계산하고, 이를 유한요소해석에 적용하여 복합재의 항복 강도를 예측하였으며 실험값과 정성적으로 비교하였다. 본 연구에서 입자가 매우 작은 경우, 즉, 입자의 크기가 2.m이하인 경우에 두 이론 간에 극명한 차이를 보여주었으며, Shibata 등의 정식이 정성적으로 실험값에 더 근사한 것을 확인하였다.

• 한국항공우주학회지
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• 제33권6호
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• pp.39-44
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• 2005

섬유금속적층판(Fiber Metal Laminates, 이하 FML)에서 알루미늄과 유리섬유/에폭시 복합재료 사이의 열팽창 계수의 차이는 경화공정 시 FML내부에 열 잔류응력을 남기게 되며, 이러한 열 잔류응력은 FML의 피로특성과 항복강도에 영향을 주게 된다. 잔류응력을 예측하기 위해 두 가지 실험법이 제안 되었으며, 이론식을 통해 그 결과를 예측하고, 실제 실험을 수행하여 그 값을 확인 하였다. 또한, 열 잔류응력의 제거 및 응력의 역전을 위하여 후-인발 가공이 수행 되었으며, 가공 이후 발생한 FML내의 잔류응력이 측정 되었다. 예측된 열 잔류응력 결과와 실험을 통한 값이 일치함을 보이며, 후-인발 가공을 통하여 열 잔류응력 제거 및 항복강도의 증가가 발생하였다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제35권7호
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• pp.745-751
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• 2011

입자강화 알루미늄 복합재의 강도를 계산하기 위하여 압밀 후 냉각할 때 일어나는 전위 펀칭을 유한요소로 모델링 하였다. 다양한 입자의 체적비에서 입자의 크기가 강도에 미치는 영향을 고려하기 위하여 강화 입자 주위에 변형률 구배 소성과 테일러 전위 모델을 적용하였다. 변형률 구배는, 구형 단위 셀이 냉각하는 동안 입자와 기지재의 열팽창계수 차이에 의한 전위 펀칭이 일어날 때 형성되는 등가소성변형률로부터 구하였다. 펀칭된 영역에 걸쳐 평균적으로 변형률 구배를 고려함으로써 항복 응력이 증가하는 것을 관찰하였다. 유한요소 해석을 활용하여 다양한 입자 크기와 체적비에 대하여 SiC 강화 알루미늄 356-T6 복합재의 축대칭 단위 셀의 인장시 강도의 변화를 예측하였다. 예측된 강도는 실험 데이터와 잘 일치하며, 입자 크기 의존 효과를 분명히 보인다.

• Macromolecular Research
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• 제12권1호
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• pp.78-84
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• 2004

Advanced epoxy molding compounds (EMCs) should be considered to alleviate the thermal stress problems caused by low thermal conductivity and high elastic modulus of an EMC and by the mismatch of the coefficient of thermal expansion (CTE) between an EMC and the Si-wafer. Though A1N has some advantages, such as high thermal conductivity and mechanical strength, an A1N-filled EMC could not be applied to commercial products because of its low fluidity and high modules. To solve this problem, we used 2-$\mu\textrm{m}$ fused silica, which has low porosity and spherical shape, as a small size filler in the binary mixture of fillers. When the composition of the silica in the binary filler system reached 0.3, the fluidity of EMC was improved more than twofold and the mechanical strength was improved 1.5 times, relative to the 23-$\mu\textrm{m}$ A1N-filled EMC. In addition, the values of the elastic modules and the dielectric constant were reduced to 90％, although the thermal conductivity of EMC was reduced from 4.3 to 2.5 W/m-K, when compared with the 23-$\mu\textrm{m}$ A1N-filled EMC. Thus, the A1N/silica (7/3)-filled EMC effectively meets the requirements of an advanced electronic packaging material for commercial products, such as high thermal conductivity (more than 2 W/m-K), high fluidity, low elastic modules, low dielectric constant, and low CTE.

• 비파괴검사학회지
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• 제22권1호
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• pp.45-52
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• 2002

금속복합재료 (MMC) 내부에서의 강화재와 기지재사이의 열팽창계수의 차이에 의해 발생하는 인장잔류응력은 복합재료의 인장강도를 저하시키는 심각한 문제중의 하나이다. 따라서 본 연구에서는 TiNi/A16061 형상기억복합재료내부의 인장잔류응력의 문제를 해결하기 위하여 강화재로써 TiNi 합금을 사용하였다. TiNi 합금은 형상기억효과를 이용하여 복합재료내부에 압축잔류응력을 발생시킴으로써 인장강도를 증가시키는 역할을 한다. 복합재료내부에 압축잔류응력을 발생시키기 위하여 예변형(pre-strain)을 가하였다. 본 연구에서는 예변형의 변화에 따른 압축잔류응력의 영향을 평가하였으며 AE 기법을 이용하여 고온에서의 복합재료의 미시적 손상거동과 예변형의 영향을 평가하였다.

• 비파괴검사학회지
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• 제17권2호
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• pp.89-99
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• 1997

단섬유강화금속복합재료는 최근 항공기, 자동차산업에 있어서 관심의 대상이 되고 있는 재료중의 하나이나 재료의 제조 및 성형중에 재료내의 기지재 및 강화재의 열팽창계수의 차이로 인해 재료 내부에 발생되는 열적잔류응력으로 인한 재료 특성의 변화로 실제적인 재료 적용상에 많은 문제점들이 보고되고 있다. 이와 같은 금속복합재료의 잔류응력의 평가에는 몇가지 비파괴적 방법이 적용되고 있으나 그 측정에 많은 어려움이 보고되고 있다. 따라서 금속복합재료의 보다 실제적인 응용을 위하여는 이와 같은 열적잔류응력을 평가하기 위한 이론적모델의 확립이 요구된다. 본 연구에 있어서는 비방향성을 가진 강화재가 2차원 평면 상태로 기지재내에 존재하는 단섬유강화금속복합재료에 있어서 재료에 균일한 온도 변화가 주어질 때 기지재와 강화재의 열팽창계수의 차로 인해 재료 내부에 발생하는 열적잔류응력을 평가, 예측하기 위한 이론적 탄성 모델을 확립하고자 한다. 본 연구에서 해석하고자 하는 이론 모델은 Eshelby의 등가 개재물 방법을 토대로 하고 있으며 과거 제안되고 있는 이론모델을 포함하는 보다 일반성을 가지는 해석 모델로서, 이 해석 모델을 이용하여 열적잔류응력에 미치는 강화재의 체적률, 종횡비, 분포 상태, 분포 cut-off 각도들에 대한 각 인자의 영향을 검토하였다. 그 결과 강화재의 체적률, 종횡비, cut-off 각도들이 강화재의 분포 상태보다도 금속복합재료의 열적잔류응력에 미치는 영향이 현저함을 알 수 있었다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제34권1호
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• pp.67-72
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• 2010

원전 배관의 LBB 해석을 위한 파괴인성(J-R곡선)은 일반적으로 ASTM E1820에 따라 시험을 수행하여 획득한다. 그러나 ASTM E1820에 제시되어 있는 파괴인성에 관한 식은 균질재의 물성 평가를 위한 것 이며, 협개선 용접부에 적용할 경우 실제와는 다른 파괴인성을 나타낼 수 있다. 따라서 본 연구에서는 ASTM에 제시되어 있는 균질재의 파괴인성식에 의한 결과와 협개선 용접재의 특성을 고려하여 제안된 소성 $\eta$계수 식에 의한 파괴인성의 차이를 비교 검토하기 위하여 협개선 용접이 적용된 배관에서 CT 시험편을 채취한 후 파괴인성 시험을 수행하였다.