• Nuclear Engineering and Technology
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• 제54권4호
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• pp.1167-1174
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• 2022

Cast austenitic stainless steels (CASSs) are widely used as structural materials in the nuclear industry. The main drawback of CASSs is the reduction in fracture toughness due to long-term exposure to operating environment. Even though ultrasonic non-destructive testing has been conducted in major nuclear components and pipes, the detection of cracks is difficult due to the scattering and attenuation of ultrasonic waves by the coarse grains and the inhomogeneity of CASS materials. In this study, the ultrasonic signals measured in thermally aged CASS were discriminated for the first time with the simple ultrasonic technique (UT) and machine learning (ML) models. Several different ML models, specifically the K-nearest neighbors (KNN), Support Vector Machine (SVM), and Multi-Layer Perceptron (MLP) models, were used to classify the ultrasonic signals as thermal aging condition of CASS specimens. We identified that the ML models can predict the category of ultrasonic signals effectively according to the aging condition.

• 한국전기전자재료학회논문지
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• 제27권11호
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• pp.712-717
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• 2014

Glass ceramic has a high mechanical strength and low sintering temperature. So, it can be used as a thick film substrate or a high strength insulator. A series of glass ceramic samples based on MgO-$Al_2O_3-SiO_2-ZrO_2$ (MASZ) were prepared by melting at $1,600^{\circ}C$, roll-quenching and heat treatment at various temperatures from $900^{\circ}C$ to $1,400^{\circ}C$. Dependent on the heat treatment temperature used, glass ceramics with different crystal phases were obtained. Their nucleation behavior, microstructure and mechanical properties were investigated with differential thermal analysis (DTA), X-ray diffraction (XRD), scanning electron microscopy (SEM), and Vicker's hardness testing machine. With increasing the heat treatment temperature of MASZ samples, their hardness and toughness initially increase and then reach the maximum points at $1,300^{\circ}C$, and begin to decrease at above this temperature, which is likely to be due to the softening of glass ceramics. As the content of $ZrO_2$ in MAS glass ceramics increases from 7.0 wt.% to 13 wt.%, Vicker's hardness and fracture toughness increase from $853Kg/mm^2$ to $878Kg/mm^2$ and $1.6MPa{\cdot}m^{1/2}$ to $2.4MPa{\cdot}m^{1/2}$ respectively, which seems to be related with the nucleation of elongated phases like fiber.

• 한국재료학회지
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• 제23권7호
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• pp.385-391
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• 2013

The influence of Cu and Ni on the ductile-brittle transition behavior of metastable austenitic Fe-18Cr-10Mn-N alloys with N contents below 0.5 wt.% was investigated in terms of austenite stability and microstructure. All the metastable austenitic Fe-18Cr-10Mn-N alloys exhibited a ductile-brittle transition behavior by unusual low-temperature brittle fracture, irrespective of Cu and/or Ni addition, and deformation-induced martensitic transformation occasionally occurred during Charpy impact testing at lower temperatures due to reduced austenite stability resulting from insufficient N content. The formation of deformation-induced martensite substantially increased the ductile-brittle transition temperature(DBTT) by deteriorating low-temperature toughness because the martensite was more brittle than the parent austenite phase beyond the energy absorbed during transformation, and its volume fraction was too small. On the other hand, the Cu addition to the metastable austenitic Fe-18Cr-10Mn-N alloy increased DBTT because the presence of ${\delta}$-ferrite had a negative effect on low-temperature toughness. However, the combined addition of Cu and Ni to the metastable austenitic Fe-18Cr-10Mn-N alloy decreased DBTT, compared to the sole addtion of Ni or Cu. This could be explained by the fact that the combined addition of Cu and Ni largely enhanced austenite stability, and suppressed the formation of deformation-induced martensite and ${\delta}$-ferrite in conjunction with the beneficial effect of Cu which may increase stacking fault energy, so that it allows cross-slip to occur and thus reduces the planarity of the deformation mechanism.

• 대한치과보철학회지
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• 제47권2호
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• pp.191-198
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• 2009

연구목적: 본 연구는 높은 심미성을 나타내지만 낮은 파절 강도로 인하여 구치부에서의 사용이 제한되고 있는 전부도재 고정성 국소의치의 파절강도를 증가시키기 위한 방법으로, 취성 재료인 도재에 인장강도가 높은 금속선을 삽입하고 물리적, 기계적 성질을 알아보고자 하였다. 연구 재료 및 방법: lithium disilicate(ingot No.200 : IPS Empress 2, Ivoclar Vivadent, Lichtenstein)와 0.41 mm 직경의 Ni-Cr 금속선(Alfa Aesar, Johnson Matthey Company, USA)을 사용하여, 금속선의 수와 배열을 달리한 4개의 실험군 시편을 제작하였다. 모든 시편은 폭 4 mm, 두께 2 mm, 길이 15 mm의 직육면체로 제작하였다. 실험군 1, 2, 3은 각각 한 가닥, 두 가닥, 세 가닥의 금속선을 도재 시편의 장축을 따라 배열하였으며, 실험군 4는 세 가닥의 금속선을 도재 시편의 장축에, 다섯 가닥의 금속선을 도재 시편의 횡축에 배열하였다. 대조군에는 금속선을 삽입하지 않았으며, 대조군 및 각각의 실험군의 시편은 각 군당 12개로 하였다. 결과: 만능 시험기(Z020, Zwick, Germany)를 이용하여 파절시점까지 하중을 가한 후, 굴곡계수, 굴곡강도, 파절시점까지의 변형률, 파괴인성을 측정하였다. 파절된 시편의 도재와 금속선의 계면을 횡절단 및 연마하여 주사전자현미경(JSM-6360, JEOL, Japan)으로 100배상에서 관찰하였다. 결과는 다음과 같다. 1. 도재에 금속선을 삽입한 결과, 금속선을 삽입하지 않은 대조군에 비해 통계적 유의성 있는 굴곡계수 및 굴곡강도의 변화는 관찰할 수 없었으나, 변형률의 유의성 있는 증가(P<.001)를 관찰할 수 있었다. 2. 금속선을 삽입한 시편의 파절 양상은 하중점 부위에서 도재만 파절되는 양상을 나타내었다. 3. 금속선을 삽입한 도재의 파절된 시편을 횡절단 및 종절단하여 100 배상에서 주사전자현미경으로 촬영한 결과, 하중 시 도재의 파절 원인이 될 수 있는 도재 내부의 기포는 관찰되지 않았으며, 도재와 금속선 사이의 gap도 관찰되지 않았다. 결론: 금속선 삽입의 결과, 취성 재료인 도재의 통계적으로 유의성 있는 변형률의 증가를 관찰할 수 있었다. 그러나 구치부에서 금속선 강화 도재의 사용을 위해서는 굴곡계수 및 굴곡강도의 향상이 필요하다. 이를 위해서는 추가적 연구가 필요하다.

• 비파괴검사학회지
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• 제20권5호
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• pp.373-380
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• 2000

파괴적인 방법으로 재료나 설비의 기계적 성질을 평가하기 위해서는 많은 경비와 시간이 소요되므로 비파괴적인 방법을 이용한 재료의 기계적 성질 평가가 주목을 받고 있다. 본 논문에서는 초음파 특성을 이용하여 열처리 온도와 조건에 따른 기계적 성질 변화를 평가하였다. 초음파의 감쇠계수는 열처리 온도가 높을수록 결정립의 크기가 커지므로 증가하였다. 초음파의 감쇠계수는 열처리(담금질, 템퍼링, 용접후열처리)가 진행됨에 따라 감소하였다. 초음파 속도는 담금질과 템퍼링/PWHT한 시편에서 40 m/s의 차이를 보이고 있었다. 감쇠계수와 인성과의 상관성은 매우 좋으며 이러한 상관관계는 단조한 압력용기의 비파괴 평가에 이용할 수 있으며, 더욱이 현장 적용에 효율적으로 응용할 수 있을 것이다.

• 비파괴검사학회지
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• 제22권1호
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• pp.32-37
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• 2002

산업현장에서 수소는 설비를 손상시킬 수 있는 주원인 중의 하나이며, 종종 설비를 파괴시키는 사고를 발생시킨다. 수소손상에 의한 결정립계의 공동 또는 미세균열은 강재의 파괴인성과 강도를 떨어뜨리는 원인이 되고, 따라서 과거 제한적인 방법으로 수소손상을 평가하기 위한 시도가 수행되었다. 본 연구에서는 초음파를 적용하여 수소손상을 검출하고 평가하기 위한 연구를 수행하였다. 미세조직 시험에 의해 확인된 시험편을 이용하여 초음파의 속도와 감쇠계수를 구한 결과, 수소손상에 의해서 초음파 속도는 감소하고 감쇠는 현저하게 증가하는 것으로 나타났다. 이러한 결과를 바탕으로 수소손상을 검출하기 위한 신뢰성 있는 평가법을 제시하였다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제17권6호통권79호
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• pp.689-697
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• 2005

보 플랜지 절취형 (Reduced Beam Section, RBS) 내진 철골모멘트접합부의 최근 실험결과를 살펴보면, 보 웨브를 볼트 접합한 시험체는 보 웨브를 용접한 시험체에 비해 조기에 스캘럽에서 취성파단이 발생하는 열등한 내진성능을 나타냈다. 과거 여러 연구자들이 수행한 실험 결과 및 본 연구의 수치해석 결과를 종합해 볼 때, 이러한 접합부의 조기 취성파괴는 고전 휨이론과 매우 다른 응력전달 메카니즘에서 기인하는 웨브 볼트의 슬립, 그리고 재료의 인성이 가장 낮은 스캘럽 부근의 응력집중과 밀접한 관련이 있는 것으로 분석된다. 본 연구에서는 실험 및 해석결과를 바탕으로 RBS 접합부의 실제 응력전달경로에 부합되는 새로운 보 웨브 볼트 설계법 및 개선된 상세를 제시하고 실물대 실험을 통하여 방안의 타당성을 입증하였다.

• 연구논문집
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• 통권23호
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• pp.127-140
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• 1993

The drive pulley, which is employed for loading and unloading raw materials in a steel mill, is usually manufactured by use of various welding processes. In this study the weldment in the pulley, in which TIG and $CO_2$ welding processes are used, has been analyzed from view point of fracture mechanics. Fracture toughness tests have been performed according to ASTM E813. A servo-hydraulic testing machine (10kN) has been employed. Also the crack propagation tests (Mode I) have been performed with compact tension specimen in compliance with ASTM E647. To predict the critical crack size in the weldment, finite element stress analysis for the drive pulley under real operating conditions have been performed. In addition, the residual stresses at the weldment and in heat-affected zone have been obtained by hole drilling method. The planar critical crack size have been predicted for the drive pulley by considering the stress analysis results and the residual stresses due to welding process. For the drive pulley considered in this study, it has been concluded that the most important factor in determining the critical crack size is the welding residual stress in the transverse direction. Also the effect of stress concentration at the root of the weldment have been noticeable. For the planar crack, the fatigue crack growth life from an initial crack size of 2mm to the critical crack size obtained as in the above have been predicted. The predicted lives were between 55, 900 and 72, 000 cycles depending on the shape of the elliptical crack. The predicted lives were in fairly good agreement for the drive pulley considered in this study.

• 대한기계학회논문집A
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• 제31권5호
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• pp.550-555
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• 2007

The effective fracture toughness testing of materials intended for application in Micro Electro Mechanical Systems (MEMS) devices is required in order to improve understanding of how micro sized material used in device may be expected to perform upon the micro scale. ${\gamma}$-TiAl based materials are being considered for application in MEMS devices at elevated temperatures. Especially, in Alloy 4, both ${\alpha}_2$ and ${\gamma}$ lamellae were altered markedly in 3,000 h, $700^{\circ}C$ exposure. Parallel decomposition of coarse ${\alpha}_2$ into bunches of very fine (${\alpha}_2+{\gamma}$) lamellae. Parallel decomposition of coarse ${\alpha}_2$ into bunches of very fine (${\alpha}_2+{\gamma}$) lamellae. The materials were examined 2 types Alloy 4 on heat exposed specimen($700^{\circ}C$, 3,000 h) and no heat exposed one. Micro sized cantilever beams were prepared mechanical polishing on both side at $25{\sim}30{\mu}m$ and electro final stage polishing to observe lamellar orientation of same colony with EBSD (Electron Backscatter Diffraction Pattern). Through lamellar orientation as inter-lamellae or trans-lamellae, Cantilever beam was fabricated with Focused Ion Beam(FIB). The directional behavior of the lamellar structure was important property in single material, because of the effects of the different processing method and variations in properties according to lamellar orientation. In MEMS application, it is first necessary to have a reliable understanding of the manufacturing methods to be used to produce micro structure.

• Applied Microscopy
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• 제46권1호
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• pp.32-36
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• 2016

The Cu-based bulk glassy alloys in Cu-Zr-Ti-Ni systems were prepared by means of copper mold casting. The Cu-based bulk glassy alloys samples were tested by X-ray diffractomer (XRD), differential scanning calorimeter, scanning electron microscopy (SEM), Instron testing machine and Vickers hardness instruments. The result indicated that the prepared Cu-Zr-Ti-Ni alloys were bulk glassy alloys. The temperature interval of supercooled liquid region (${\Delta}T_x$) was about 45.48 to 70.98 K for the Cu-Zr-Ti-Ni alloy. The Vickers hardness was up to 565 HV for the $Cu_{50}Zr_{25}Ti_{15}Ni_{10}$ bulk glassy alloy. The $Cu_{50}Zr_{25}Ti_{15}Ni_{10}$ bulk glassy alloys were annealed in order to obtain nanocrystals. The results showed that the Vickers hardness was raise up to 630 HV from 565 HV. As shown in XRD results, the amorphous alloys changed to nanocrystals, which were $Cu_8Zr_3$, $Cu_3Ti_2$ and CuZr, improved the hardness. The SEM analysis showed that the compression fractured morphology of amorphous alloys was brittle fracture, and the fracture morphology after annealing was ductile fracture. This proved that annealing of amorphous to nanocrystals can improve the plasticity and toughness of amorphous alloys.