Al-Si coated boron steel has been widely used as commercial hot stamping steel. When the steel is heated at 900~930℃ for 5 min in an electric furnace, thickness of the coating layer increases as a consequence of formation of intermetallic compounds and diffusion layer. The diffusion layer plays an important roll in blunting the propagation of crack from coating layer to base steel. Change in microstructure and coating layer of Al-Si coated boron steel after conductive heating with higher heating rate than electric furnace has been investigated in this study. Conductive-heated steel showed the martensitic structure with vickers hardness of 505~567. Both intermetallic compounds in coating layer and diffusion layer were not observed in conductive-heated steel due to rapid heating. It has been found that the conductive-heating consisting of rapid heating to 550℃ which is lower than melting point of Al-Si coating layer, slower heating to 900℃, and then 1 min holding at 900℃ is effective in forming intermetallic compound in coating layer and diffusion layer.
In the present work, Inconel 718 alloy is additively manufactured on the Ti-6Al-4V alloy, and a functionally graded material is built between Inconel 718 and Ti-6Al-4V alloys. The vanadium interlayer is applied to prevent the formation of detrimental intermetallic compounds between Ti-6Al-4V and Inconel 718 by direct joining. The additive manufacturing of Inconel 718 alloy is performed by changing the laser power and scan speed. The microstructures of the joint interface are characterized by scanning electron microscopy, energy-dispersive X-ray spectroscopy, and micro X-ray diffraction. Additive manufacturing is successfully performed by changing the energy input. The micro Vickers hardness of the additive manufactured Inconel 718 dramatically increased owing to the presence of the Cr-oxide phase, which is formed by the difference in energy input.
The purpose of this study is to develop a zirconium-based alloy with low modulus and magnetic susceptibility to prevent the stress-shielding effect and the generation of artifacts. Zr-7Cu-xSn (x = 1, 5, 10, 15 mass%) alloys are prepared by an arc melting process. Microstructure characterization is performed by microscopy and X-ray diffraction. Mechanical properties are evaluated using micro Vickers hardness and compression test. The magnetic susceptibility is evaluated using a SQUID-VSM. The average magnetic susceptibility value of the Zr-7Cu-xSn alloy is 1.176 × 10-8 cm3g-1. Corrosion tests of zirconium-based alloys are conducted through polarization test. The average Icorr value of the Zr-7Cu-xSn alloy is 0.1912 ㎂/cm2. The elastic modulus value of 14 ~ 18 GPa of the zirconium-based alloy is very similar to the elastic modulus value of 15 ~ 30 GPa of the human bone. Consequently, the Sn added zirconium alloy, Zr-7Cu-xSn, is very interesting and attractive as a biomaterial that reduces the stress-shielding effect caused by differences of elastic modulus between human bone and metallic implants. In addition, this material has the potential to be used in metallic dental implants to effectively eliminate artifacts in MRI images due to low magnetic susceptibility.
Oxide dispersion strengthening (ODS) tungsten alloys are highly desirable in irradiation applications. However, how to improve the properties of ODS-tungsten alloys efficiently has been worth studying for a long time. Here we report a nanostructuring approach that achieves W-La2O3 alloy with a high level of flexural strength and Vickers hardness at room temperature, which have the maximum value of 581 MPa and 703 Hv, respectively. This method named solution combustion synthesis (SCS) can generate 30 nm coating structures W-La2O3 composite powders by using Keggin-type structural polyoxometalates as raw materials in a fast and low-cost process. The composite powder can be fabricated to W-La2O3 alloy with an optimal microstructure of submicrometric W grains coexisting with nanometric oxide particles in the grain interior, and a stability interface structure of grain boundaries (GBs) by forming transition zones. The method can be used to prepare new ODS alloys with excellent properties in the future.
Compo-casting method is one of the popular technique to produce metal based matrix composites. But, one of the main challenges in this process is un-uniform spreading of reinforced subdivisions (particles) inside the metallic matrix and the lack of desirable mechanical properties of the final produced composites due to the low bonding strength among the metal matrix and reinforcement particles. To remove these difficulties and to promote the mechanical properties of these kind of composites, the WARM ARB technique was utilized as supplementary technique to heighten the mechanical and microstructural evolution of the casted Al/Al2O3 composite strips. The microstructure evolution and mechanical properties of these composites have been considered versus different WARM ARB cycles by tensile test, average Vickers micro hardness test, wear test and scanning electron microscopy (SEM). The SEM results revealed that during the higher warm- ARB cycles, big alumina clusters are broken and make a uniform distribution of alumina particles. It was shown that cumulating the forming cycles improved the mechanical properties of composites. In general, combined compo-casting and ARB process would consent making Al/Al2O3 composites with high consistency, good microstructural and mechanical properties.
This study investigates the melting point and brazing properties of the aluminum (Al)-copper (Cu)-silicon (Si)-tin (Sn) alloy fabricated for low-temperature brazing based on the alloy design. Specifically, the Al-20Cu-10Si-Sn alloy is examined and confirmed to possess a melting point of approximately 520℃. Analysis of the melting point of the alloy based on composition reveals that the melting temperature tends to decrease with increasing Cu and Si content, along with a corresponding decrease as the Sn content rises. This study verifies that the Al-20Cu-10Si-5Sn alloy exhibits high liquidity and favorable mechanical properties for brazing through the joint gap filling test and Vickers hardness measurements. Additionally, a powder fabricated using the Al-20Cu-10Si-5Sn alloy demonstrates a melting point of around 515℃ following melting point analysis. Consequently, it is deemed highly suitable for use as a low-temperature Al brazing material.
Recently, the necessity of designing and applying tool materials that perform machining of difficult-to-cut materials in a cryogenic treatment where demand is increasing. The objective of this study is to evaluate the performance of cryogenically treated WC-5 wt% NbC hard materials fabricated by a pulsed current activated sintering process. The densely consolidated specimens are cryogenically exposed to liquid nitrogen for 6, 12, and 24 h. All cryogenically treated samples exhibit compressive stress in the sintered body compared with the untreated sample. Furthermore, a change in the lattice constant leads to compressive stress in the specimens, which improves their mechanical performance. The cryogenically treated samples exhibit significant improvement in mechanical properties, with a 10.5 % increase in Vickers hardness and a 60 % decrease in the rupture strength compared with the untreated samples. However, deep cryogenic treatment of over 24 h deteriorates the mechanical properties indicating that excessive treatment causes tensile stress in the specimens. Therefore, the cryogenic treatment time should be controlled precisely to obtain mechanically enhanced hard materials.
MIN CHUL OH;HYUNJOO SEOK;YEONGCHEOL JO;BYUNGMIN AHN
Archives of Metallurgy and Materials
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제64권2호
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pp.613-616
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2019
The objective of the present research is to develop the novel multi-compaction technology to produce hybrid structure in powder metallurgy (P/M) components using dissimilar Fe-based alloys. Two distinct powder alloys with different compositions were are used in this study: Fe-Cr-Mo-C pre-alloyed powder for high strength and Fe-Cu-C mixed powder for enhanced machinability and lower material cost. Initially, Fe-Cu-C was pre-compacted using a bar-shaped die with lower compaction pressure. The green compact of Fe-Cu-C alloy was inserted into a die residing a half of the die, and another half of the die was filled with the Fe-Cr-Mo-C powder. Then they subsequently underwent re-compaction with higher pressure. The final compact was sintered at 1120℃ for 60 min. In order to determine the mechanical behavior, transverse rupture strength (TRS) and Vickers hardness of sintered materials were measured and correlated with density variations. The microstructure was characterized using optical microscope and scanning electron microscope to investigate the interfacial characteristics between dissimilar P/M alloys.
단사정 ZrO/sub 2/(ZrO2(m)) 또는 Y/sub 2/O/sub 3/를 5.35wt% 첨가한 정방정 ZrO2(ZrO/sub 2/(t))를 A1/sub 2/O/sub 3/에 첨가하여 물리적 및 전기전도도의 영향을 연구하였다. ZrO/sub 2/(m)과 ZrO/sub 2/(t)의 첨가는 A1/sub 2/O/sub 3/의 소결밀도를 증가 시켰다. ZrO2(t)의 첨가함에 따라 비커스 경도 또한 증가했으며, 그 량이 20wt%에서 최대가 되었다. 시편의 경도는 소결밀도에 의존함을 알 수 있었다. A1/sub 2/O/sub 3/-ZrO/sub 2/계의 경도는 ZrO/sub 2/(t)의 첨가에 의해 개선 되었고, ZrO/sub 2/(m)의 첨가가 ZrO/sub 2/(t)의 첨가보다 A1/sub 2/O/sub 3/-ZrO/sub 2/계의 열충격 특성에는 더 많은 영향을 받음을 알 수 있었다. l5wt% 이상의 ZrO/sub 2/(t) 첨가에서 인가전압이 증가 함에 따라 점차로 전기전도도가 증가 하였으나, ZrO/sub 2/(m)의 첨가에서는 영향이 없었다.
This paper describes the machining characteristics of the $MoSi_2$ based composites by electric discharge drilling with various tubular electrodes, besides, Hardness characteristics and microstructures of $Nb/MoSi_2$ laminate composites were evaluated from the variation of fabricating conditions such as preparation temperature, applied pressure and pressure holding time. $MoSi_2$ -based composites has been developed in new materials for jet engine of supersonic-speed airplanes and gas turbine for high- temperature generator. Achieving this objective may require new hard materials with high strength and high temperature-resistance. However, With the exception of grinding, traditional machining methods are not applicable to these new materials. Electric discharge machining (EDM) is a thermal process that utilizes a spark discharge to melt a conductive material, the tool electrode being almost non-unloaded, because there is no direct contact between the tool electrode and the workpiece. By combining a nonconducting ceramics with more conducting ceramic it was possible to raise the electrical conductivity. From experimental results, it was found that the lamination from Nb sheet and $MoSi_2$ powder was an excellent strategy to improve hardness characteristics of monolithic $MoSi_2$. However, interfacial reaction products like (Nb, Mo)$SiO_2$ and $Nb_2Si_3$ formed at the interface of $Nb/MoSi_2$ and increased with fabricating temperature. $MoSi_2$ composites which a hole drilling was not possible by the conventional machining process, enhanced the capacity of ED-drilling by adding $NbSi_2$ relative to that of SiC or $ZrO_2$ reinforcements.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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