The effect of annealing temperature on microstructures and mechanical properties of the 5052 Al sheets rolled 88% reduction at cryogenic temperature was investigated for the annealing temperature of 150 ~ $300^{\circ}C$, in comparison with those rolled at room temperature. The presence of equiaxed grains, whose size is about 200nm in a diameter, was observed in the alloy deformed 88% and annealed $200^{\circ}C$ for an hour. When compared with the deformation at room temperature, the deformation at cryogenic temperature showed the higher strengths and equivalent elongation after annealing at the annealing temperature below $200^{\circ}C$. However, for annealing above $250^{\circ}C$ materials deformed at cryogenic temperature showed the lower strength than those deformed at room temperature. This behavior might be attributed to the higher rate of recrystallization and growth in materials deformed at cryogenic temperature during annealing, due to the lager density of dislocations accumulated during the deformation.
This paper presents the effects of cryogenic temperature on the wear behavior of 22MnB5 blank under cold stamping. After immersing the blank in liquid nitrogen (LN2) for 10 min, a strip drawing test was performed within 10 s. The hardness was measured using the Rockwell hardness test, which increased from 165 HV at 20℃ to 192 HV at cryogenic temperature. The strip drawing test with 22MnB5 blank and SKD61 tool steel shows that for the different wear mechanisms on the tool surface with respect to temperature; adhesive wear is dominant at 20℃, but abrasive wear is the main mechanism at cryogenic temperature. As the friction test is repeated, sticking gradually increases on the tool surface at 20℃, whereas the scratch increases at cryogenic temperature. For the friction behavior, the friction coefficient rapidly increases when adhesive wear occurs, and it occurs more frequently at 20℃. The results for nanoindentation near the worn blank surface indicate a difference of 1.3 GPa at 20℃ and 0.8 GPa at cryogenic temperature compared to the existing hardness, indicating increased deformation by friction at 20℃. This occurs because thermally activated energy available to move the dislocation decreases with decreasing temperature.
The high pressure cryogenic ball valve is used to transfer the liquefied natural gas which temperature is $-196^{\circ}C$, supplied pressure is $168kgf/cm^2$. In the present work, the temperature distribution and thermal deformation is calculated numerically. The CAR and CFD methods are useful to predict the thermal matter and the inner flow field of high pressure cryogenic ball valve. For this reason, to optimum design of the cryogenic ball valve, the theological behavior of the supplied LNG in a cryogenic valve has been studied. The governing equations are discredited and solved numerically by the finite-volume method and finite-element method. In this study, we designed the high pressure cryogenic ball valve that accomplishes zero leakage by elastic seal at normal temperature and metal seal at high temperature.
The effect of annealing temperature on microstructures and mechanical properties of the sheets received $88\%$ reduction at cryogenic temperature was investigated for the annealing temperature of $150\~300^{\circ}C$, in comparison with those at room temperature. The presence of equiaxed grains, whose size is about 200nm in a diameter, was observed in 5052 Al alloy deformed $88\%$ and annealed $200^{\circ}C$ for an hour. When compared with the deformation at room temperature, the deformation at cryogenic temperature showed the higher strengths and equivalent elongation after annealing at the annealing temperature below $200^{\circ}C$. However, for annealing above $250^{\circ}C$ materials deformed at cryogenic temperature showed the lower strength than those deformed at room temperature. This behavior might be attributed to the higher rate of recrystallization and growth in materials deformed at cryogenic temperature during annealing, due to the lager density of dislocations accumulated during the deformation.
극저온 응용에서 사용하는 고분자복합재료의 계면물성 유지가 아주 중요하다. 본 연구에서는 상온과 극저온에서 사용하는 단일 탄소섬유강화 에폭시 복합재료를 마이크로드롭넷 시험과 전기-미세역학시험법을 이용한 계면전단강도와 겉보기 강성도를 평가하였다. 탄소섬유와 저온용 에폭시의 극저온에 따른 기계적 물성변화를 확인하였다. 극저온에서 탄소섬유 인장실험 결과, 상온과 비교하여 강성도는 유지하면서 강도와 연신율이 감소하였다. 이에 비해, 에폭시 기지는 상온보다 극저온에서 강도가 증가되었으나, 연신율이 감소하는 결과를 보여주었다. 이는 탄소섬유에 비해 에폭시 수지내 존재하는 빈 공간이 극저온에서 열적 수축이 최대로 일어나기 때문이다. 계면전단강도는 $-10^{\circ}C$에서 최대를 보인 후에 극저온까지 점차 감소를 보여 주었다. 그러나, 탄소섬유와 YDF-175 에폭시가 극저온에서도 여전히 상온보다 양호한 계면전단강도를 보여주었다. 이 결과는 아주 유용하며 선정된 저온용 에폭시의 인성과 계면접착력이 극저온에서도 유지되기 때문이다.
Byeongchang Byeon;Kyoung Joong Kim;Sangkwon Jeong;Dong min Kim;Mo Se Kim;Gi Dock Kim;Jung Hun Kim;Sang Yoon Lee;Seong Woo Lee;Keun Tae Lee
한국초전도ㆍ저온공학회논문지
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제26권1호
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pp.20-24
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2024
Over the past four years, as the COVID-19 pandemic has struck the world, cold chain of COVID-19 vaccination has become a hot topic. In order to overcome the pandemic situation, it is necessary to establish a cold chain that maintains a low-temperature environment below approximately 203K (-70℃), which is the appropriate storage temperature for vaccines, from vaccine suppliers to local hospitals. Usually, cryocoolers are used to maintain low temperatures, but it is difficult for small-scale local distribution to have cryocooler due to budget and power supply issues. Accordingly, in this paper, a cryogenic TSU (Thermal storage unit) system for vaccination cold chain is designed that can maintain low temperatures below -70℃C for a long time without using a cryocooler. The performance of the TSU system according to the energy storage material for using as TSU is experimentally evaluated. In the experiments, four types of cold storage materials were used: 20% DMSO aqueous solution, 30% DMSO aqueous solution, paraffin wax, and tofu. Prior to the experiment, the specific heat of the cold storage materials at low temperature were measured. Through this, the thermal diffusivity of the materials was calculated, and paraffin wax had the lowest value. As a result of the TSU system's low-temperature maintenance test, paraffin wax showed the best low-temperature maintenance performance. And it recorded a low-temperature maintenance time that was about 24% longer than other materials. As a result of analyzing the temperature trend by location within the TSU system, it was observed that heat intrusion from the outside was not well transmitted to the low temperature area due to the low thermal conductivity of paraffin wax. Therefore, in the TSU system for vaccine storage, it was experimentally verified that the lower the thermal diffusivity of the cold storage material, the better low temperature maintenance performance.
Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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제31권8호
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pp.1013-1019
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2007
This paper is about structural analysis of globe valve for controlling cryogenic LNG's flow or stop in normal temperature. The used valve is demanded safety resistance for inner pressure and temperature variation caused by using it in cryogenic, high pressure surrounding. This study evaluates for safety resistance for inner pressure and temperature variation by heat transfer analysis in cryogenic surrounding, heat stress analysis in temperature variation and deformation analysis in high pressure.
The annealing behavior of a 5083 Al alloy deformed at cryogenic temperature was investigated, focusing on the evolution of microstructures and mechanical properties. Especially, the effects of annealing temperature, $150~300^{\circ}C$, and time, 3∼60min., on microstructures and mechanical properties of the sheets received 85% reduction at cryogenic temperature were investigated. The optimization of the annealing conditions resulted in a mixture of equiaxed grains and elongated subgrains, exhibiting a good combination of uniform elongation and high strength.
Kim, Heetae;Chang, Yong Sik;Kim, Wookang;Jo, Yong Woo;Kim, Hyung Jin
Applied Science and Convergence Technology
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제24권4호
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pp.77-83
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2015
Many welding processes are performed to construct cryogenic system. Leak-tight for the cryogenic system is required at low temperature environment. Helium leak detection techniques are commonly used to find leak for the cryogenic system. The helium leak detection techniques for spraying, sniffing and pressurizing techniques are introduced. High vacuum is also necessary to use helium leak detector. So, types of fluid flow, effective temperature, conductance and pumping speed are introduced for vacuum pumping. Leak test procedure is shown for pipe welding, cryomodule and low temperature test. Cryogenic seals which include copper gasket, helicoflex gasket and indium are investigated.
Inconel 718 alloy has excellent mechanical properties at room temperature, high temperature and cryogenic conditions. UTS of base metal is about 900MPa at room temperature; this is increased up to 1300MPa after heat treatment & aging-hardening. Mechanical properties of Inconel 718 Alloy were similar to those shown in the the results for tensile test; mechanical properties of Inconel 718 alloy's GTAW were similar to those of base metal's properties at room temperature. Mechanical properties at cryogenic conditions were better than those at room temperature. Heat-treated Inconel 718, non- filler metal GTAW on Inconel 718 and GTAW used filler metal on Inconel 718's UTS was 1400MPa at cryogenic condition. As a result, the excellent mechanical properties of Inconel 718 alloy under cryogenic conditions was proved through tensile tests under cryogenic conditions. In addition, weldability of Inconel 718 alloy under cryogenic conditions was superior to that of its base-metal. In this case, UTS of hybrid joint (IS-G) at -100$^{\circ}C$ was 900MPa. Consequently, UTS of Inconel 718 alloy is estimated to increase from -100$^{\circ}C$ to a specific temperature below -100$^{\circ}C$. Therefore, Inconel 718 alloy is considered a pertinent material for the production of Lox Pipe under cryogenic conditions.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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