• 제목/요약/키워드: metal-matrix composites

검색결과 335건 처리시간 0.026초

나노입자 코팅 탄소섬유 강화 복합재료의 전기전도도 향상 (Improvement of Electrical Conductivity of Carbon-Fiber Reinforced Plastics by Nano-particles Coating)

  • 서성욱;하만석;권오양;최흥섭
    • Composites Research
    • /
    • 제23권6호
    • /
    • pp.1-6
    • /
    • 2010
  • 복합재 항공기 동체의 낙뢰손상방지를 목적으로 탄소섬듐-주석 산화물(ITO) 나노입자를 코팅함으로써 탄소섬유강화플라스틱(CFRP) 복합재료의 전기전도도를 향상하였다. 탄소섬유에 코팅된 ITO 나노입자는 10~40%의 농도로 콜로이드 상태에서 분사되었다. CFRP의 전기전도도는 코팅 후 3배 이상 증가하였으며 현재 B-787 복합재 항공기 동체에 사용 중인 기술인 금속메쉬를 CFRP 외층에 매몰한 경우보다도 높은 전기전도도를 얻을 수 있었으며, 나노입자 코팅으로 섬유-기지 계면에 미지는 악영향은 발견되지 않았다. 모의 낙뢰에 의한 손상영역은 각각 다른 처리를 한 재료와 조건에 따라 초음파 C-scan 이미지로 확인하였다. ITO 40% 코팅 시편의 경우 전기전도도는 B-787 샘플의 경우보다 높았지만 낙뢰에 의한 손상영역의 크기는 거의 비슷한 수준이었다.

기계적합금화법에 의한 Cu-Ba ferrite 강자성 복합재료의 합성 및 자기적 성질 (Synthesis and magnetic properties of copper and Ba-ferrite ferromagnetic composites by mechanical alloying)

  • 이충효
    • 한국결정성장학회지
    • /
    • 제28권1호
    • /
    • pp.21-27
    • /
    • 2018
  • 본 연구에서는 $Cu-BaFe_{12}O_{19}$계 강자성 복합재료를 제조하기 위하여 실온 기계적 합금화법(MA)을 적용하였다. 실험에서는 성분원소의 무게비를 각각 $Cu:BaFe_{12}O_{19}=4:1$, 3 : 2, 2 : 3 및 1:4으로 실시하였다. 모든 조성의 혼합분말에서 80분 동안 MA 처리에 의하여 금속 Cu에 $BaFe_{12}O_{19}$ 가 분산된 $Cu-BaFe_{12}O_{19}$ 복합재료를 제조할 수 있었다. Cu 및 $BaFe_{12}O_{19}$의 MA 처리 중 강자성 복합재료의 생성과정은 X선 회절분석 및 자기특성의 측정으로부터 자세히 관찰할 수 있었다. MA 처리로 얻어진 $Cu-BaFe_{12}O_{19}$ 복합재료의 자화값은 $BaFe_{12}O_{19}$ 양의 증가와 함께 점점 증가하였으며, 보자력 값은 모든 조성에서 MA 처리에 따른 $BaFe_{12}O_{19}$ 분말입자의 미세화에 따라 점점 감소됨을 알 수 있었다. 한편 $Cu:BaFe_{12}O_{19}=4:1$ 및 3 : 2 조성의 혼합분말의 경우 80분 동안 MA 처리하여 얻어진 $Cu-BaFe_{12}O_{19}$ 강자성 복합재료의 보자력 값이 각각 1400 Oe 및 1450 Oe로 여전히 높은 값을 보이는 사실로부터 Cu rich 조성 혼합분말의 경우 MA 처리 과정 중 강자성 $BaFe_{12}O_{19}$ 분말의 입자미세화가 연성 Cu의 존재에 의하여 크게 억제되어 비교적 큰 보자력 값을 보이는 것으로 판단된다.

솔-젤 법으로 만든 PEO-LiClO$_4$에 기초한 고분자 전해질의 물성 (Properties of Polymer Electrolytes based on PEO-LiClO$_4$ Matrix Fabricated by Sol-Gel Process)

  • 박영욱;이동성
    • 폴리머
    • /
    • 제27권3호
    • /
    • pp.265-270
    • /
    • 2003
  • 고분자 젤은 높은 이온 전도도를 가지는 대신에 나쁜 기계적 물성 때문에 많은 문제점을 가지고 있다. 다소 낮은 이온 전도도를 나타내면서 기계적, 열적, 화학적, 전기 화학적으로 우수한 특성을 가지는 근식 고체계와, 고분자 복합재료에 대한 많은 연구들이 진행 중에 있다. 본 연구는 PEO-LiClO$_4$(8:1)에 기초한 고체 고분자 전해질에 액체 상의 가소제가 아닌 고체 상으로 가소제의 역할을 하는 세라믹과 고무를 첨가시켜서 이온 전도도와 기계적 물성을 증가시키는 것에 대한 것이다. 이온 전도도는 세라믹 상과 고무상을 도입한 두 가지 경우 모두 ~$10^{-5}$ $cm^{-1}$ / 정도로 비슷하게 나타났는데, 이는 현재까지 연구되어진 것 중 최고의 값을 가지는 것과 비슷했다. 더 높은 이온 전도도를 얻기 위하여 다양한 분자량 (600~8000)을 가진 고분자를 혼합하였고, 염의 함량에 변화를 주었다. 염의 첨가와 첨가된 염의 함량에 따라 높은 결정성을 가지는 PEO가 무정형으로 바뀌는 것을 DSC 곡선을 통해 알 수 있었고, 다양한 함량의 LiClO$_4$를 첨가한 경우 고분자 유동성의 변화를 FT-IR을 통해 알 수 있었다.

초 고비중 탄성체 개발을 위한 매트릭스 탄성체 표면개질 및 충전제 제어기술 기초연구 (Surface Modification of Matrix and filler for Ultra High Density Elastomeric Material)

  • 정경호;이동민;양경모;이완술;홍청석
    • Elastomers and Composites
    • /
    • 제40권2호
    • /
    • pp.93-103
    • /
    • 2005
  • 본 연구에서는 자동차에서 댐핑 재료로 많이 사용되고 있는 스틸 다이내믹 댐퍼를 대체할 수 있는 소재로서 유기탄성체를 사용하였다. 그러나 유기탄성체를 사용하여 스틸 다이내믹 댐퍼를 대체하기 위해서는 스틸 다이내믹 댐퍼에 상응하는 비중의 구현이 가장 중요하고도 해결하기 어려운 과제이다. 본 연구에서는 고비중 구현을 위한 첫 단계로 최적의 매트릭스 탄성체 및 충전제를 선정하여 충전제의 충전량(vol%)에 따른 고무 혼합물의 경화 특성, 인장 강도, 혼련과정중의 고무 혼합물의 온도 변화 및 반발 탄성 등의 특성을 조사하였다. 충전량이 증가할수록 고무 혼합물의 $t_{s2}$는 감소하였고 $t_{90}$는 전반적으로 증가하였다. 또한 인장 강도는 감소하였고 고무 혼합물의 온도는 충전제 입자간의 마찰열로 인하여 증가하였다. 반발탄성은 충전제가 증가할수록 감소하였다. 따라서 초 고비중을 얻기 위해서는 고충전 기술이 선결되어야 하는데 고충전을 할 경우 매트릭스인 유기탄성체의 부피가 상대적으로 감소하기 때문에 기존의 유기탄성체 경화 시스템으로는 경화가 불가능하여 고충전에 부합하는 경화 시스템을 구축 하고자 매트릭스의 광화학적 개질을 시도하였고, 개질여부는 FTIR-ATR로 분석을 통해 확인하였다. 충전제의 충전밀도를 높여 매트릭스 탄성체에 충전제의 안정한 분산 및 고충전 기술을 확립하고자 충전제의 개질을 통해 충전제의 입도, 입도 분포도 및 형태를 제어하였다. 입도분석기로 입도 및 입도 분포의 변화를 확인하였고 SEM을 이용하여 충전제의 형태 변화를 확인하였다.

Aluminum Powder Metallurgy Current Status, Recent Research and Future Directions

  • Schaffer, Graham
    • 한국분말야금학회:학술대회논문집
    • /
    • 한국분말야금학회 2001년도 추계학술강연 및 발표대회
    • /
    • pp.7-7
    • /
    • 2001
  • The increasing interest in light weight materials coupled to the need for cost -effective processing have combined to create a significant opportunity for aluminum P/M. particularly in the automotive industry in order to reduce fuel emissions and improve fuel economy at affordable prices. Additional potential markets for Al PIM parts include hand tools. Where moving parts against gravity represents a challenge; and office machinery, where reciprocating forces are important. Aluminum PIM adds light weight, high compressibility. low sintering temperatures. easy machinability and good corrosion resistance to all advantages of conventional iron bm;ed P/rv1. Current commercial alloys are pre-mixed of either the AI-Si-Mg or AL-Cu-Mg-Si type and contain 1.5% ethylene bis-stearamide as an internal lubricant. The powder is compacted in closed dies at pressure of 200-500Mpa and sintered in nitrogen at temperatures between $580~630^{\circ}C$ in continuous muffle furnace. For some applications no further processing is required. although most applications require one or more secondary operations such as sizing and finishing. These sccondary operations improve the dimension. properties or appearance of the finished part. Aluminum is often considered difficult to sinter because of the presence of a stable surface oxide film. Removal of the oxide in iron and copper based is usually achieved through the use of reducing atmospheres. such as hydrogen or dissociated ammonia. In aluminum. this occurs in the solid st,lte through the partial reduction of the aluminum by magncsium to form spinel. This exposcs the underlying metal and facilitates sintering. It has recently been shown that < 0.2% Mg is all that is required. It is noteworthy that most aluminum pre-mixes contain at least 0.5% Mg. The sintering of aluminum alloys can be further enhanced by selective microalloying. Just 100ppm pf tin chnnges the liquid phase sintering kinetics of the 2xxx alloys to produce a tensile strength of 375Mpa. an increilse of nearly 20% over the unmodified alloy. The ductility is unnffected. A similar but different effect occurs by the addition of 100 ppm of Pb to 7xxx alloys. The lend changes the wetting characteristics of the sintering liquid which serves to increase the tensile strength to 440 Mpa. a 40% increase over unmodified aIloys. Current research is predominantly aimed at the development of metal matrix composites. which have a high specific modulus. good wear resistance and a tailorable coefficient of thermal expnnsion. By controlling particle clustering and by engineering the ceramic/matrix interface in order to enhance sintering. very attractive properties can be achicved in the ns-sintered state. I\t an ils-sintered density ilpproaching 99%. these new experimental alloys hnve a modulus of 130 Gpa and an ultimate tensile strength of 212 Mpa in the T4 temper. In contest. unreinforcecl aluminum has a modulus of just 70 Gpa.

  • PDF

Evaluations of Si based ternary anode materials by using RF/DC magnetron sputtering for lithium ion batteries

  • 황창묵;박종완
    • 한국진공학회:학술대회논문집
    • /
    • 한국진공학회 2010년도 제39회 하계학술대회 초록집
    • /
    • pp.302-303
    • /
    • 2010
  • Generally, the high energy lithium ion batteries depend intimately on the high capacity of electrode materials. For anode materials, the capacity of commercial graphite is unlike to increase much further due to its lower theoretical capacity of 372 mAhg-1. To improve upon graphite-based negative electrode materials for Li-ion rechargeable batteries, alternative anode materials with higher capacity are needed. Therefore, some metal anodes with high theoretic capacity, such as Si, Sn, Ge, Al, and Sb have been studied extensively. This work focuses on ternary Si-M1-M2 composite system, where M1 is Ge that alloys with Li, which has good cyclability and high specific capacity and M2 is Mo that does not alloy with Li. The Si shows the highest gravimetric capacity (up to 4000mAhg-1 for Li21Si5). Although Si is the most promising of the next generation anodes, it undergoes a large volume change during lithium insertion and extraction. It results in pulverization of the Si and loss of electrical contact between the Si and the current collector during the lithiation and delithiation. Thus, its capacity fades rapidly during cycling. Si thin film is more resistant to fracture than bulk Si because the film is firmly attached to the substrate. Thus, Si film could achieve good cycleability as well as high capacity. To improve the cycle performance of Si, Suzuki et al. prepared two components active (Si)-active(Sn, like Ge) elements film by vacuum deposition, where Sn particles dispersed homogeneously in the Si matrix. This film showed excellent rate capability than pure Si thin film. In this work, second element, Ge shows also high capacity (about 2500mAhg-1 for Li21Ge5) and has good cyclability although it undergoes a large volume change likewise Si. But only Ge does not use the anode due to its costs. Therefore, the electrode should be consisted of moderately Ge contents. Third element, Mo is an element that does not alloys with Li such as Co, Cr, Fe, Mn, Ni, V, Zr. In our previous research work, we have fabricated Si-Mo (active-inactive elements) composite negative electrodes by using RF/DC magnetron sputtering method. The electrodes showed excellent cycle characteristics. The Mo-silicide (inert matrix) dispersed homogeneously in the Si matrix and prevents the active material from aggregating. However, the thicker film than $3\;{\mu}m$ with high Mo contents showed poor cycling performance, which was attributed to the internal stress related to thickness. In order to deal with the large volume expansion of Si anode, great efforts were paid on material design. One of the effective ways is to find suitably three-elements (Si-Ge-Mo) contents. In this study, the Si based composites of 45~65 Si at.% and 23~43 Ge at.%, and 12~32 Mo at.% are evaluated the electrochemical characteristics and cycle performances as an anode. Results from six different compositions of Si-Ge-Mo are presented compared to only the Si and Ge negative electrodes.

  • PDF

예비성형체 및 금속복합재료에 미치는 바인더의 영향에 관한 연구 (Effects of Binder on the Mechanical Properties of Preform and MMCs)

  • 남현욱;민병렬;이종해;한경섭
    • 대한기계학회논문집A
    • /
    • 제23권6호
    • /
    • pp.952-960
    • /
    • 1999
  • The effects of binder on the mechanical properties of the preforms and metal matrix composites (MMCs) were studied. Fibers were $9Al_2O_3{\cdot}2B_2O_3(Alborex)$, HTZ and $Al_2O_3$ fibers(Saffil) and binders were organic binder, inorganic binder, polyacrylamide under various PH conditions. Compressive strength of the preform increased with the addition of inorganic binder. The polyacrylamide did not improve the permeability of the preforms. PH of the slurry should be controlled because it affects the viscosity of the slurry. Good preforms were obtained under following conditions : 3 wt% inorganic binder, 0.1 wt% organic binder, 0.1 wt% polyacrylamide and PH 9. Tensile tests of MMCs were conducted at $20^{\circ}C,\;150^{\circ}C,\;250^{\circ}C,\;350^{\circ}C$ using MTS(100KN USA). Wear tests were conducted under various sliding speeds. High temperature($250^{\circ}C$) tensile strengths of Alborex/Saffil/AC8A and HTZ/AC8A are 80% and 75% of the room temperature tensile strengths respectively. The tensile and wear properties of the Alborex/Saffil/AC8A are superior to that of the HTZ/AC8A. The wear behavior of HTZ/AC8A shows more orthotropic characteristic than that of Alborex/Saffil/AC8A.

가스 차단을 위한 유.무기 하이브리드 소재기술 (Organic-Inorganic Hybrid Materials Technology for Gas Barrier)

  • 김기석;박수진
    • Elastomers and Composites
    • /
    • 제46권2호
    • /
    • pp.112-117
    • /
    • 2011
  • 고기능 포장재료를 포함한 고차단성 소재산업은 국민소득 증가 및 웰빙 문화와 함께 성장성이 높은 산업으로 성장할 것으로 예상된다. 따라서 최근 고차단성 소재로 기존의 소재와 비교하여 우수한 물성을 나타내는 고분자 나노복합재료에 대한 관심이 크게 증가하고 있다. 고분자 나노복합재료는 고분자 수지와 나노 크기의 충전제로 이루어진 소재를 의미하며, 이에 사용되는 무기 충전제는 층상 실리케이트, 탄소나노튜브, 금속 또는 무기물의 나노입자 등 다양한 물질들이 사용되고 있다. 현재 가장 활발히 적용되고 있는 입자는 다른 나노크기의 충전제와 달리 자연에 풍부하게 존재하며 경제적이고 나노 구조적인 특성을 잘 지닌 층상 실리케이트, 즉 점토(Clay)이다. Clay를 이용한 고분자 나노복합재료는 강도 향상, 난연성, 가스 차단성, 내마모성, 저수축화 등의 장점이 있어서 자동차 소재 및 포장재 등에 우선적으로 적용되고 있다. 따라서 본고에서는 가스차단 소재의 필요성과 더불어 관련 소재 및 기술에 대하여 중심으로 살펴보도록 하겠다.

치경부 5급 와동 수복의 잇솔질 마모에 관한 연구 (A Study on the Toothbrush-Dentifrice Abrasion of Class V Restroations)

  • 황수진;유미경;이광원
    • 구강회복응용과학지
    • /
    • 제21권1호
    • /
    • pp.69-81
    • /
    • 2005
  • The objective of this study was to evaluate the toothbrush abrasion characteristics of class V restorations. Thirty extracted human premolars, which were collected from oral surgery clinics were used. We mounted five teeth in a metal ring mold of 50 mm in diameter and 15 mm in height using chemically cured acrylic resin. Class V cavities were prepared in lingual cervical root surfaces and restored using one of following restorative materials : Dentin Conditioner/Fuji II LC (Group FL), All Bond II/Z-250 (Group ZT), One-up Bond F/Palfigue Estelite (Group PE), F2000 Primer/Adhesive (Group FT), and Prime & Bond 2.1/Dyract AP (Group DR). They were stored under distilled water at $37^{\circ}C$ for seven days. The toothbrush abrasion test was conducted using a wear testing machine of pin-on disk type under a load of 1.5 N for 100,000 cycles. We have examined the bonded interfaces, the changes of surface roughness and color of abraded surfaces. From this experiment, the following results were obtained. 1. The change of surface roughness showed high degree: RMGIC>compomer>composite resin (p<0.05). 2. Because of the protrusion and missing of filler particles, SEM observation of abraded surfaces of RMGIC and compomers revealed the increase of surface roughness due to the selective removal of matrix resin. 3. The color change by toothbrush abrasion was affected in large part by the change of $L^*$ and $b^*$ of resin composites (p<0.05). 4. The color change by toothbrush abrasion was so small to detect by human eyes. 5. SEM observation of abraded surfaces revealed the interface bonding was the best in the FT group.

금속복합재료용 고부피분율 SiC분말 예비성형체의 제조공정과 특성 (Fabrication Processes and Properties of High Volume Fraction SiC Particulate Preform for Metal Matrix Composites)

  • 전경윤
    • 한국분말재료학회지
    • /
    • 제5권3호
    • /
    • pp.184-191
    • /
    • 1998
  • The fabrication process and properties of SiC particulate preforms with high volume fraction above 50% were investigated. The SiC particulate preforms were fabricated by vacuum-assisted extraction method after wet mixing of SiC particulates of 48 ${\mu}m$ in diameter, $SiO_2$ as inorganic binder, cationic starch as organic binder and polyacrylamide as dispersant in distilled water. The SiC particulate preforms were consolidated by vacuum-assisted extraction, and were followed by drying and calcination. The drying processes were consisted with natural drying at $25^{\circ}C$ for 36 hrs and forced drying at 10$0^{\circ}C$ for 12 hrs in order to prevent the micro-cracking of SiC particulates preform. The compressive strengths of SiC particulate preforms were dependent on the inorganic binder content, calcination temperature and calcination time. The compressive strength of SiC preform increased from 0.47 MPa to 1.79 MPa with increasing the inorganic binder content from 1% to 4% due to the increase of $SiO_2$ flocculant between the interfaces of SiC particulates. The compressive strength of SiC preform increased from 0.90 MPa to 3.21 MPa with increasing the calcination temperatures from 800 to 120$0^{\circ}C$ under identical calcination time of 4hrs. The compressive strength of SiC preform increased from 0.92 to 1.95 MPa with increasing the calcination time from 2 hrs to f hrs at calcination temperature of 110$0^{\circ}C$. The increase of compressive strength of SiC preform with increasing the calcination temperature and time is due to the formation of crystobalite $SiO_2$ phase at the interfaces of SiC particulates.

  • PDF