• 한국재료학회지
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• 제20권4호
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• pp.217-222
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• 2010

Zirconium diboride (ZrB2) and mixed diboride of (Zr0.7Ta0.3)B2 containing 30 vol.% silicon carbide (SiC) composites were prepared by hot-pressing at $1800^{\circ}C$. XRD analysis identified the high crystalline metal diboride-SiC composites at $1800^{\circ}C$. The TaB2 addition to ZrB2-SiC showed a slight peak shift to a higher angle of 2-theta of ZrB2, which confirmed the presence of a homogeneous solid solution. Elastic modulus, hardness and fracture toughness were slightly increased by addition of TaB2. A volatility diagram was calculated to understand the oxidation behavior. Oxidation behavior was investigated at $1500^{\circ}C$ under ambient and low oxygen partial pressure (pO2~10-8 Pa). In an ambient environment, the TaB2 addition to the ZrB2-SiC improved the oxidation resistance over entire range of evaluated temperatures by formation of a less porous oxide layer beneath the surface SiO2. Exposure of metal boride-SiC at low pO2 resulted in active oxidation of SiC due to the high vapor pressure of SiO (g), and, as a result, it produced a porous surface layer. The depth variations of the oxidized layer were measured by SEM. In the ZrB2-SiC composite, the thickness of the reaction layer linearly increased as a function of time and showed active oxidation kinetics. The TaB2 addition to the ZrB2-SiC composite showed improved oxidation resistance with slight deviation from the linearity in depth variation.

• 한국세라믹학회지
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• 제42권8호
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• pp.575-581
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• 2005

SiC-based ceramics are considered as candidate materials for the advanced nuclear energy systems such as the generation IV reactors and the fusion reactors due to their excellent high-temperature strength and irradiation resistance. The advanced nuclear energy systems and their main components adopting ceramic composites were briefly reviewed. A novel fabrication method of $SiC_f/SiC$ composites by introducing SiC whiskers was also described. In addition, the charged-particle irradiation ($Si^{2+}$ and $H^{+}$ ion) into CVD SiC was carried out to simulate the severe environments of the advanced nuclear reactors. SiC whiskers grown in the fiber preform increased the matrix infiltration rate by more than $60\%$ compared to the conventional CVI process. The highly crystalline and pure SiC showed little degradation in hardness and elastic modulus up to a damage level of 10 dpa at $1000^{\circ}C$.

• Composites Research
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• 제12권6호
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• pp.53-64
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• 1999

LCP원섬유(fibril)와 폴리아미드6 (PA6)수지로 사출성형된 복합재료 박판(molded thin composite plaques)의 미세구조와 굽힘강도에 대한 에폭시수지 함유율의 효과를 살펴보았다. 성형은 LCP원섬유의 용융점 이하에서 하였으며 이렇게 만들어진 판재는 횡방향 배향을 보이는 두께 $65-120{\mu\textrm{m}}$의 표피층(surface skin layer), 유동방향과 거의 일치하는 배향을 보이는 표피아래층(sub-skin layer), 아크형 곡선유동형태를 보이는 심층(core layer)으로 구성되어 있었다. 에폭시함유율이 달라도 각 층의 미세구조방향은 유사하였으나 에폭시함유율이 증가함에 따라 LCP영역(domain)이 원섬유상에서 층상구조로 변했고 거시적 파괴진로(fracture path)는 인장형에서 전단형으로 바뀌었다. 또한 에폭시 4.8vol%에서 가장 우수한 굽힘강도와 파단변형율을 보였다. 굽힘강도를 수치해석한 결과 에폭시성분을 복합재에 부가하면 각 층의 두께와 미세구조 같은 기하학적인 형태가 변하면서 각 층 자체의 탄성계수와 강도가 열등화 되었음을 알았다.

• 대한기계학회논문집
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• 제17권6호
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• pp.1351-1360
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• 1993

본 연구에서는 수적법(hand lay up : HLU)을 이용하여 단 섬유포(chopped strand mat : CSM)형태의 유리섬유를 불포화 폴리에스테르 수지에 강화시킨 복합 적층 판을 대상으로 해수중에서 굽힘·피로시험을 실시하여 피로균열 성장거동을 관찰하고 파면관찰을 통하여 GERP의 피로특성을 검토하였다.

• 한국재료학회지
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• 제8권3호
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• pp.200-205
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• 1998

질화규소-질화붕소 복합재료의 접촉하중에 의한 손상거동을 질화붕소 첨가량의 함수로 고찰하였다. Indentation응력-변형율 곡선은 선형성을 벗어나 소성 특성을 갖는 재료임이 밝혀졌으며, 재료 표면으로 부터의 ring이나 cone형상의 균열 대신 표면하부에 전단응력에 의한 마이크로 크기의 준소성 변형 영역이 넓게 형성되어 손상저항성이 높은 재료로의 활용이 기대되었다. 이 때 마이크로 파괴와 연관된 shear faults가 이 재료의 소성을 갖도록 하는데 중요한 역할을 하였다. 질화붕소의 첨가량이 증가함에 따라 질화규소-질화붕소 재료는 보다 soft해지고 준소성의 특성을 나타내었다.

• 한국재료학회지
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• 제25권4호
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• pp.165-170
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• 2015

Ceramics biomaterials are useful as implant materials in orthopedic surgery. In this study, porous HA(hydroxyapatite)/${\beta}$-TCP(tricalcium phosphate) composite biomaterials were successfully fabricated using HA/${\beta}$-TCP powders with 10-30 wt% $NH_4HCO_3$ as a space holder(SH) and $TiH_2$ as a foaming agent, and MgO powder as a binder. The HA/${\beta}$-TCP powders were consolidated by spark plasma sintering(SPS) process at $1000^{\circ}C$ under 20 MPa conditions. The effect of SH content on the pore size and distribution of the HA/${\beta}$-TCP composite was observed by scanning electron microscopy(SEM) and a microfocus X-ray computer tomography system(SMX-225CT). These microstructure observations revealed that the volume fraction of the pores increased with increasing SH content. The pore size of the HA/${\beta}$-TCP composites is about $400-500{\mu}m$. The relative density of the porous HA/${\beta}$-TCP composite increased with decreasing SH content. The porous HA/${\beta}$-TCP composite fabricated with 30%SH exhibited an elastic modulus similar to that of cortical bone; however, the compression strength of this composite is higher than that of cortical bone.

• Composites Research
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• 제32권2호
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• pp.113-119
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• 2019

본 연구의 목적은 자동차용 부품에 적용하기 위한 알루미늄 접합 제진 패널에 대한 기계적 특성 및 진동 특성을 도출하기 위한 것이며, 이를 위해서 알루미늄 하이브리드 소재와 알루미늄 원소재의 시험 및 시뮬레이션 결과가 상호 비교되었다. 알루미늄 제진 패널 및 알루미늄 원소재의 인장강도 평가를 통해서 알루미늄 하이브리드 소재의 인장강도 및 인장탄성계수가 알루미늄 원소재 대비 약 10% 내외로 낮음을 확인할 수 있었다. 소재 단위의 해석 및 시험을 통해서 하이브리드 소재가 원소재 대비 낮은 고유진동수를 나타냄을 확인하였고, 하이브리드 소재를 구성하는 수지의 두께가 높아질수록 손실계수가 상승됨을 확인하였다. 또한, 기계적 특성 평가 모사 시뮬레이션을 통해 시험결과와 시뮬레이션 결과가 잘 일치하며, 유한요소해석을 통한 소재의 성능예측이 가능함을 확인할 수 있었다.

• 한국기계가공학회지
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• 제20권3호
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• pp.60-67
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• 2021

Recently, research attention has been focused on vibration-free vehicles to transport small numbers of expensive electronic products. Vibration-free vehicles can be used to transport expensive test equipment or semiconductors, mainly produced in the domestic IT industry, and can serve as a readily available transportation system for short driving distances due to the increased efficiency on narrow national highways. This study was aimed at developing a Z-Spring to minimize the vibration by installing an air spring instead of the plate spring applied to conventional freight cars and to prevent the damage of the loaded cargo from the shock occurring during movement. The mechanical properties (elastic modulus, tensile strength, and shear strength) of carbon fiber (CF) and glass fiber (GF) prepreg were derived, and ANSYS ACP PrepPost analyses were performed. It was observed that in the case of hybrid composites, the total deformation and equivalent stress are higher than that of CFRP; however, in terms of the unit cost, the hybrid Z-Spring is more inexpensive and durable compared to the GF.

• Composites Research
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• 제26권4호
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• pp.218-222
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• 2013

본 연구에서는 제강 과정의 부산물로 발생하는 슬래그의 구조용 충전제로써의 사용 가능성을 검토하였다. 고분자 기지 슬래그 복합재료를 제작하여 슬래그 입자의 크기(8~12 ${\mu}m$ and 12~16 ${\mu}m$), 체적 비(0-30 vol.%)에 따른 슬래그 복합재료의 기계적 특성에 대한 실험적 연구를 수행하였다. 복합재료 물성에 영향을 주는 요인인 입자 분산 도와 계면상태를 고찰하기 위해 각각 시편에 대하여 조직사진을 촬영하였다. 인장 시험 결과 슬래그 복합재료의 재료강성은 슬래그 체적비가 증가할수록 증가하였고 인장 강도는 체적비가 증가할수록 감소하였다. 슬래그 복합재료의 재료강성은 슬래그 입자의 크기의 변화에 따른 뚜렷한 경향성을 띄지 않았고 인장강도는 입자의 크기가 작을수록 높은 값을 가졌다. 조직 사진 촬영 결과 슬래그 복합재료가 양호한 계면상태를 보였고, 낮은 체적 비에서는 좋은 분산 도를 나타냈지만 체적비가 높아지면 입자들의 뭉침 현상이 발생하는 것을 알 수 있었다.

• 한국재료학회지
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• 제22권3호
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• pp.150-154
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• 2012

Ti-6Al-4V ELI (Extra Low Interstitial) alloy have been widely used as alternative to bone due to its excellent biocompatibility, although it still has many problems such as high elastic modulus and toxicity. Therefore, biomaterials with low elastic modulus and non toxic characteristics have to be developed. A novel ${\beta}$ Ti-35wt%Nb-7wt%Zr-Calcium pyrophosphate (CPP) composite that is a biocompatible alloy without elemental Al or V was fabricated by spark plasma sintering (SPS) at $1000^{\circ}C$ under 70 MPa using high energy mechanical milled (HEMM) powder. The microstructure and phases of the milled powders and the sintered specimens were studied using SEM, TEM, and XRD. Ti-35wt%Nb-7wt%Zr alloy was transformed from ${\alpha}$ phase to ${\beta}$ phase in the 4h-milled powder by sintering. The sintered specimen using the 4h-milled powder showed that all the elements were distributed very homogeneously and had higher density and hardness. ${\beta}$ Ti alloy-CPP composite, which has nanometer particles, was fabricated by SPS using HEMMed powder. During the sintering process, $CaTiO_3$, TixOy, and CaO were formed because of the reaction between Ti and CPP. The Vickers hardness of the composites increases with the increase of the milling time and the addition of CPP. The biocompatibility of the Ti-Nb-Zr alloys was improved by addition of CPP.