• 한국산학기술학회논문지
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• 제12권12호
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• pp.5405-5411
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• 2011

본 연구에서는 교량용 구조용 강재인 HSB600 강의 용접부에서 입열량 (1.5~3.6 kJ/mm)과 용접후 열처리(PWHT, $600^{\circ}C$, 40hr.)가 미세조직과 기계적 특성에 미치는 영향에 관해 연구하였다. HSB600 강재를 GMA용접을 실시하였다. 용접된 상태에서는 인장강도와 경도는 입열량이 증가할수록 저하되었으며 충격 흡수 에너지는 큰 차이를 보이지 않았다. 낮은 입열량인 1.5 kJ/mm에서 침상형 페라이트가 가장 많이 생성되었다. 용접후 열처리를 통해 경도와 인장강도가 저하되었고, 용착금속의 충격흡수에너지가 증가되었다.

• Journal of Welding and Joining
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• 제1권2호
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• pp.45-52
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• 1983

Many pressure vessels for the hot H$\sub$2//H$\sub$2/S service are made of 2+1/4Cr-1Mo steel with austenitic stainless steel overlay to combat agressive corrosion due to hydrogen sulfide. Hydrogen dissolves in to materials during operation, and sometimes gives rise to unfore-seeable damages. Appropriate precautions must, therefore, be taken to avoid the hydrogen induced damages in the design, fabrication and operation stage of such reactor vessels. Recently, hydrogeninduced cracking (or Disbonding) was found at the interface between base metal and stainless weld overlay of a desulfurizing reactor. Since the stainless steel overlay weld metal is subjected to thermal and internal-pressure loads in reactor operation, it is desirable for the overlay weld metal to have high strength and ductility from the stand point of structural safety. In section III of ASME Boiler and Pressure Vessel Code, Post-Weld Heat Treatment(PWHT) of more than one hour per inch at over 1100.deg. F(593.deg. C) is required for the weld joints of low alloy pressure vessel steels. This heat treatment to relieve stresses in the welded joint during construction of the pressure vessel is considered to cause sensitization of the overlay weld metal. The present study was carried out to make clear the diffusion of carbon migration by PWHT in dissimilar metal welded joint. The main conclusion reached from this study are as follows: 1) The theoretical analysis for diffusion of carbon in stainless steel overlay weld metal does not agree with Fick's 2nd law but the general law of molecular diffusion phenomenon by thermodynamic chemical potential. 2) In the stainless steel overlay welded joint, the PWHT at 720.deg. C for 10 hours causes a diffusion of carbon atoms from ferritic steel into austenitic steel according to the theoretical analysis for carbon migration and its experiment. 3) In case of PWHT at 720.deg. C for 10 hours, the micro-hardness of stainless steel weld metal in bonded zone increase very highly in the carburized layer with remarkable hardening than that of weld metal.

• Journal of Welding and Joining
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• 제23권6호
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• pp.93-98
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• 2005

The purpose of this study is to investigate the characteristics of pb-free $Zn-(3\~6)\%Al-(1\~6)\%Cu$ solder alloys for ultra high temperature(>573K) which applied to air craft, space satellite, automotive, oil, gas well exploration and data logging of geo-thermal wells. Melting range, solderability, electric resistivity, microstructure and mechanical properties were examined with solder alloys casted in Ar gas atmosphere. $Zn-4\%Al-(1\~3)\%Cu,\;Zn-5\%Al-(2\~4)\%Cu\;and\;Zn-6\%Al-(3\~5)\%Cu$ alloys satisfied the optimum melting range of 643 to 673k for ultra high temperature solder. A melting temperature increased with increasing Cu content, but decreased with increasing Al content. The spreadability was improved with increasing hi content. But the content of Cu had no effect on the spreadability. The electric resistivity was lowered with increasing Al and decreasing Cu content. In all Zn-Al-Cu solder alloys, primary dendritic $\varepsilon$ phase(Zn-Cu), dendritic $\eta$ phase(Zn-Cu-Al), $\alpha(Al-Zn)-\eta$ eutectic and eutectoid phase were observed. The addition of Al increased the volume fraction of eutectic and eutectoid phase and it decreased f phases. Also, the addition of Cu increased slightly the volume fraction of e, the eutectic and eutectoid phases. With increasing total content of Al and Cu, a hardness and a tensile strength were linearly increased, but anelongation was linearly decreased.

• Journal of Welding and Joining
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• 제30권3호
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• pp.26-31
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• 2012

Three-dimensional integrated circuit (3D IC) technology has become increasingly important due to the demand for high system performance and functionality. We have evaluated the effect of Buffered oxide etch (BOE) on the interfacial bonding strength of Cu-Cu pattern direct bonding. X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) analysis of Cu surface revealed that Cu surface oxide layer was partially removed by BOE 2min. Two 8-inch Cu pattern wafers were bonded at $400^{\circ}C$ via the thermo-compression method. The interfacial adhesion energy of Cu-Cu bonding was quantitatively measured by the four-point bending method. After BOE 2min wet etching, the measured interfacial adhesion energies of pattern density for 0.06, 0.09, and 0.23 were $4.52J/m^2$, $5.06J/m^2$ and $3.42J/m^2$, respectively, which were lower than $5J/m^2$. Therefore, the effective removal of Cu surface oxide is critical to have reliable bonding quality of Cu pattern direct bonds.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제20권5호
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• pp.633-644
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• 2008

철골구조물의 기둥이음 형식은 볼트연결이나 용접을 이용한다. 이러한 연결방법에서 부재의 축응력은 덧판의 볼트체결이나, 용접부위 를 통하여 그 응력이 전달되는 것으로 간주하여 설계, 시공되고 있다. 우리나라의 강구조 한계상태 설계기준에 따르면, 기둥 이음부의 고력볼트 및 용접이음은 이음부의 응력을 충분히 전달하여야 하고 이들 항복내력은 피접합재 항복내력의 1/2이상이 되도록 하여야 한다. 다만, 이음부에서 단면 에 인장응력이 없는 경우, 이음면이 절삭 마감으로 밀착되면 소요압축력 및 소요휨모멘트 각각의 1/4은 접촉면에 의해 직접 전달시킬 수 있다고 되 어있다. 반면에, 미국 철강협회설계기준(AISC Specifications and Codes)에서는 기둥이음에서 지압력에 따라 응력이 전달되도록 접촉면이 마무리 되어 있는 경우, 그 위치를 확보하는데 충분하도록 이음되어야 한다고만 되어있어, 설계자의 판단에 따라 압축력은 이음면의 직접접촉(Metal Touch)으로 상부에서 하부로 모두 전달할 수 있도록 되어있고, 또한 압축력과 휨모멘트를 받는 기둥에서는 직접접촉을 통해 최소 25%에서 최대 50%까지의 하중전달이 가능하다. 따라서 기둥이음에서 압축력에 대한 직접접촉의 활용도의 차이가 크고 또한 압축력과 모멘트가 작용할 때의 직접 접촉에 대한 활용도도 그 차이가 최대 25%이므로, 직접 접촉된 이음부의 응력전달 거동에 대한 연구가 필요하다. 본 연구는 축력과 휨모멘트가 작 용하는 기둥에 대해서 이루어지며 실험체의 수는 총 22개이다. 국내의 메탈터치의 평활도인 관리 허용치 1.5D/1000와 한계허용치 2.5D/1000및 AISC에서 제시하는 압축력을 받는 기둥에서의 보강 없는 틈의 한계인 1.6mm에 대해, 본 실험결과와 기존의 허용치를 비교하였다. 그 결과, 상하 부재 간의 직접 접촉을 통하여, 즉 메탈터치를 이용하여 응력을 전달시키면 부재 이음에서 경제성과 효율성이 개선될 수 있다고 판단된다.

• 수산해양기술연구
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• 제25권2호
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• pp.87-104
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• 1989

Recently, with the tendency of more lightening, high-strength and high-speed in the marine industries such as marine structures, ships and chemical plants, the use of the aluminium Alloy is rapidly enlarge and there occurs much interest in the study of corrosion fatigue crack characteristics. In this paper, the initiation of surface crack and the propagation characteristics on the base metal and weld zone of 5086-H116 Aluminium Alloy Plate which is one of the Al-Mg serious alloy(A5000serious) used most when building the special vessels, were investigated by the plane bending corrosion fatigue under the environments of marine, air and applying cathodic protection. The effects of various specific resistances on the initiation, propagation behavior of corrosion fatigue crack and corrosion fatigue life in the base metal and heat affected zone were examined and its corrosion sensitivity was quantitatively obtained. The effects of corrosion on the crack depth in relation to the uniform surface crack length were also investigated. Also, the structural, mechanical and electro-chemical characteristics of the metal at the weld zone were inspected to verify the reasons of crack propagation behavior in the corrosion fatigue fracture. In addition, the effect of cathodic protection in the fracture surface of weld zone was examined fractographically by Scanning Electron Microscope(S.E.M.). The main results obtained are as follows; (1) The initial corrosion fatigue crack sensitibity under specific resistance of 25Ω.cm% show 2.22 in the base metal and 19.6 in the HEZ, and the sensitivity decreases as specific resistance increases (2) By removing reinforcement of weldment, the initiation and propagation of corrosion crack in the HAZ are delayed, and corrosion fatigue life increases. (3) As specific resistance decreases, the sensitivity difference of corrosion fatigue life in the base metal and HAZ is more susceptible than that of intial corrosion fatigue crack. (4) Experimental constant, m(Paris' rule) in the marine environment is in the range of about 3.69 to 4.26, and as specific resistance increases, thje magnitude of experimental constant, also increases and the effect by corrosion decreases. (5) Comparing surface crack length with crack depth, the crack depth toward the thickness of specimen in air is more deeply propagated than that in corrosion environment. (6) The propagation particulars of corrosion fatigue crack for HAZ under initial stress intensity factor range of $\Delta$k sub(li) =27.2kgf.mm super(-3/2) and stress ratio of R=0 shows the retardative phenomenon of crack propagation by the plastic deformation at crack tip. (7) Number of stress cycles to corrosion fatigue crack initiation of the base metal and the welding heat affected zone are delayed by the cathodic protection under the natural sea water. The cathodic protection effect for corrosion fatigue crack initiation is eminent when the protection potential is -1100 mV(SCE). (8) When the protection potential E=-1100 mV(SCE), the corrosion fatigue crack propagation of welding heat affected zone is more rapid than that of the case without protection, because of the microfissure caused by welding heat cycle.

• 비파괴검사학회지
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• 제35권1호
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• pp.46-51
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• 2015

스테인레스강은 고온, 고압에서 부식에 효과적인 재료로써 액화수소, 가스 등을 저장하는 저장용기 및 고온의 유체들을 이송하는 배관재료로 널리 사용되고 있다. 일반적으로 스테인레스강의 용접은 TIG용접이 이용되어지고 있으며 용접후 용접부위에 발생하는 초기 용접결함 및 사용중 발생하는 열적 피로균열 등이 재료의 신뢰성을 저하하는 요인들로 지적되고 있다. 본 논문에서는 레이저 유도초음파를 이용하여 초기 용접결함에 대한 초음파 특성 규명을 위하여 스테인레스강의 용접부에 인공균열의 크기를 5 mm, 10 mm, 20 mm 길이로 가공후 유도초음파의 결함 길이 변화에 따른 특성을 평가하였다. 배관의 두께 등을 고려하여 L(0,1)모드와 L(0,2)모드를 이용하였으며 각각의 모드가 결함의 길이 변화에 따라 변화를 보였지만 L(0,2)모드가 L(0,1)모드보다 결함 길이에 더욱 민감하게 반응하였다. 본 연구에서는 L(0,1)모드와 L(0,2)모드의 진폭비를 구하여 결함과의 연관성을 평가한 결과 결함 길이와 선형적인 관계를 나타냄으로써 각 모드를 단독적으로 평가하는 것보다는 두 모드의 진폭비를 이용하여 결함을 평가하는 것이 더욱 효과적임을 알 수 있었다.

• Journal of Welding and Joining
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• 제33권5호
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• pp.26-30
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• 2015

Hastelloy X in this study was applied in jet engine F-15 air fighter as shroud to isolate the engine from outer skin. After 15 years operation at elevated temperature the mechanical properties decreased gradually due to the precipitation of continues second phases in the grain boundaries and precipitated inside the grain. The crack happened at the edge of the shroud due to the thermal and mechanical stress from jet engine. Selective TEM analysis found that the grain boundaries consist of $M_{23}C_6$ carbide, $M_6$ Ccarbide and small percentage of sigma(${\sigma}$) phase. Furthermore, it was confirmed the nano size of ${\sigma}$ and miu (${\mu}$) phase inside the grain. In this study, it was investigated the microstructure of the degraded shroud component and HAZ of repair welded shroud. In the HAZ, it was observed the dissolution of the $M_{23}C_6$ carbides and smaller precipitates, the migration of the undissolved larger $M_{23}C_6$ carbide and $M_6$ Ccarbide. It is also observed the liquation due to the simply melt of the segregated precipitates in the grain boundaries. Interestingly, the segregated second phases which simply melt in the grain boundaries more easily happened at higher heat input welding condition. High temperature tensile test was done at $300^{\circ}C$, $700^{\circ}C$ and $900^{\circ}C$. It was obtained that the toughness of welded sample is lower compare to the non-welded sample. The solution heat treatment at $1170^{\circ}C$ for 5 minutes was suggested to obtain a better mechanical properties of the shroud. The high cycle fatigue number of the repair welded shroud shows a much lower compare to the shroud. In addition, the high cycle fatigue number at room temperature after solution heat treatment was almost double compare to the before solution heat treatment under 420-500MPa stress amplitude. However, the high cycle fatigue number of repaired welded sample was shown a much lower compare to the non- welded shroud and solution treated shroud. One of the main reasons to decrease the tensile strength and the high cycle fatigue properties of the repair welded shroud is the formation of the liquid phase in HAZ.

• 마이크로전자및패키징학회지
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• 제22권1호
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• pp.69-74
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• 2015

첨단 전자기기에 사용되는 전자부품의 크기와 접속피치가 감소하면서 리플로우 공정 후 플럭스 잔사의 세정이 어려워짐에 따라 무세정 솔더 페이스트에 대한 요구가 증가하고 있다. 본 연구에서는 SAC305 솔더분말과 에폭시 레진을 주성분으로 하는 경화성 플럭스를 혼합하여 제조한 에폭시 경화형 솔더 페이스트에 대하여 리플로우 공정성, 플럭스 잔사의 부식성, 솔더볼 및 보드레벨 BGA 패키지 솔더 접합부의 기계적 거동을 기존 로진계 솔더 페이스트와 비교하여 평가하였다. 에폭시 경화형 솔더 페이스트는 솔더 접합부 주변에 경화물 필렛을 형성한 것으로 보아 플럭싱 작용에 의해 솔더 접합부가 형성된 이후에 경화반응이 진행되는 것을 확인할 수 있었으며, 동판에 대한 젖음성 시험을 통해 기존상용 솔더 페이스트 정도의 납퍼짐성을 갖는 것을 알 수 있었다. 리플로우 후 동판에 대한 고온 고습 시험을 통해 에폭시 경화형 솔더 페이스트는 동판 부식을 전혀 발생시키지 않는 것으로 나타났는데, 이는 FT-IR 분석결과 에폭시 경화반응을 통해 단단히 고정된 결과로 생각되었다. 볼전단, 볼당김 및 다이전단 시험 결과, 솔더 접합부 주변에 형성된 경화물 필렛은 솔더 표면과 접착본딩을 형성하며, 다이전단강도를 15~40% 정도 향상시키는 것으로 보아 에폭시 경화형 솔더 페이스트는 플럭스 잔사 세정공정의 생략과 함께 솔더 접합부 보강효과를 통해 패키지 신뢰성 향상에도 기여할 수 있을 것으로 생각되었다.

• 마이크로전자및패키징학회지
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• 제21권1호
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• pp.1-6
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• 2014

고출력 LED 패키지의 열적 경로(thermal path)를 줄이기 위해 플립칩 본딩법에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 본 연구에서는 Au-Sn 열압착 본딩 및 Sn-Ag-Cu(SAC) 리플로우 본딩을 이용하여 본딩 특성 및 열적특성을 비교 평가 하였다. Au-Sn 열압착 본딩은 50 N에서 $300^{\circ}C$의 접합온도로 본딩하였고, SAC 솔더는 솔더페이스트를 인쇄한 후 리플로우법으로 피크온도 $255^{\circ}C$에서 30 sec에서 본딩하였다. SAC 솔더를 사용한 LED 패키지의 전단강도는 $5798.5gf/mm^2$로 Au-Sn 열압착 본딩의 $3508.5gf/mm^2$에 비해 1.6배 높았다. 파단면과 단면분석 결과 Au-Sn, SAC 솔더 모두 LED 칩 내부에서 파단이 일어나는 것을 관찰하였다. 반면 Au-Sn 열압착 본딩 샘플의 열저항은 SAC솔더 접합 샘플에 비해 낮았으며, SAC 솔더 접합부 내부의 기공에 의해 열저항이 커짐을 알 수 있었다.