• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2010년도 제39회 하계학술대회 초록집
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• pp.62-62
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• 2010

인공관절은 노인성 질환이나 자가 면역질환, 신체적인 외상 등에 의한 관절의 손상 부위를 대체하기 위해 고안된 관절의 인공대용물로써 최근 인구의 고령화와 질병, 사고의 증가에 따라 그 수요가 급격히 증가하는 추세를 보이고 있다. 인공관절의 소재로는 현재 metal-on-polymer(MOP) 소재가 가장 많이 사용되고 있는데, metal 소재로서는 Co-Cr계 합금이, polymer 소재로서는 초고분자량 폴리에틸렌 (ultra high molecular weight polyethylene) 이 주로 사용되고 있다. MOP 소재의 경우 충격흡수의 장점이 있는 반면 wear debris에 의한 골용해로 인해 관절이 느슨해지는 문제점이 발생하여 재시술의 주요 원인이 되고 있다. 또한 metal 소재로 주로 사용되고 있는 Co-Cr계 합금의 경우 인공관절의 마모, 부식 현상에 의해 Co, Cr등이 체내에 용출되어 세포독성의 문제를 일으킬 수 있다는 단점을 가지고 있다. 본 연구에서는 고체원소 이온주입 기술을 이용하여 316L stainless steel 기판에 niobium을 이온 주입 한 후 niobium nitride (NbN) 박막을 증착하여 counterpart 소재인 초고분자량 폴리에틸렌(UHMWPE) 의 마모를 줄이는 실험을 진행하였다. Pin-on-disk tribometer를 통해 마모 테스트를 진행하여 NbN 박막의 내마모특성을 평가하였으며, 박막의 결정구조 및 화학적 특성을 평가하기 위해 XRD, AES 분석을 수행하였다. 또한 박막의 경도와 표면조도를 측정하기 위해 micro hardness tester, AFM을 이용하였다.

• 소성∙가공
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• 제16권4호
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• pp.299-303
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• 2007

Dry sliding wear behavior of ultra-fine grained(UFG) plain low carbon dual phase steel, of which microstructure consists of hard martensite in a ductile ferrite matrix, has been investigated. The wear characteristics of the UFG dual phase steel was compared with that of a coarse grained dual phase steel under various applied load conditions. Dry sliding wear test were carried out using a pin-on-disk type tester at various loads of 1N to 100N under a constant sliding speed condition of 0.20m/s against an AISI 52100 bearing steel ball at room temperature. The sliding distance was fixed as 1000m for all wear tests. The wear rate was calculated by dividing the weight loss, measured to the accuracy of 10-5g by the specific gravity and sliding distance. The worn surfaces and wear debris were analyzed by SEM, EDS and profilometer. Micro-vickers hardness of the cross section of worn surfaces were conducted to analyze strain hardening underneath the contact surfaces. The wear mechanism of the UFG dual phase steel was investigated with emphasis on the unstable nature of the grain boundaries of the UFG microstructure.

• 소성∙가공
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• 제19권6호
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• pp.357-362
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• 2010

Dry sliding wear behavior of pure Fe and Cu which have BCC and FCC crystal structure, respectively, was investigated. The wear characteristics of the pure metals with different crystal structure were compared. Dry sliding wear tests were carried out using a pin-on-disk wear tester at various loads under the constant sliding speed condition of 0.15 m/s against a silica ball at room temperature. Sliding distance was fixed as 600 m for all wear tests. Wear rate of a specimen was calculated by dividing the weight loss of the specimen after the test by the specific gravity and sliding distance. Worn surfaces and wear debris were analyzed by SEM. The wear of both pure Fe and Cu proceeded with surface deformation, resulting in similar wear rates despite of their structure difference under the current test conditions. Wear rates of both metals were low if the surface deformation due to wear forms thick surface-deformation layer that is strain hardened beneath the wearing surface. The pure Cu specimens showed a lot of oxides on the worn surface when tested at low loads less than 5 N, which resulted in very low wear rate.

• 한국소성가공학회:학술대회논문집
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• 한국소성가공학회 2009년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.385-388
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• 2009

Dry-sliding-wear behavior of Fe-18Cr-l0Mn steel with various carbon and nitrogen contents was characterized, and the effect of carbon and nitrogen contents on the wear was investigated. Dry sliding wear tests of the steel were carried out at room temperature against an AISI 52100 bearing steel ball using a pin-on-disk wear tester. Applied wear loads were varied from 10 N to 100 N, and the sliding distance was fixed as 720 m. Worn surfaces and the wear debris of the steel were examined using an SEM to find out the wear mechanism. It was found that the Fe-18Cr-10Mn with both carbon and nitrogen exhibited superior wear resistance to the steel with only nitrogen. The wear resistance of the Fe-18Cr-10Mn-xC-yN alloy increased with the increase of the carbon content. The excellent wear resistance of the Fe-18Cr-10Mn-xC-yN alloy was explained by the increased strain-hardening capability with the interstitial atoms.

• 한국소성가공학회:학술대회논문집
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• 한국소성가공학회 2005년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.411-414
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• 2005

It is reported that $\varepsilon$ (HCP) and $\gamma$ (FCC) phases of a Fe-17Mn alloy transform to $\alpha'$ phase, which has BCC structure, under a deformation condition. In this study, we investigated the effect of strain-induced-transformed $\alpha'$ phase on sliding wear of the Fe-17Mn alloy that originally had e and y phases. Wear tests of the materials were carried out using a pin-on-disk wear tester at various loads of 0.5N-50N under a constant sliding speed condition of 0.38m/s against glass $(83\%\;SiO_2)$ beads. The sliding distance and radius were loom and 9 mm, respectively. Wear rate of the Fe-17Mn alloy was calculated by dividing the weight loss, measured to the accuracy of $10^{-5}g$ by the measured specific gravity and sliding distance. Worn surface and wear debris of the specimens were examined using an SEM and XRD. During the wear, $\alpha'$ phase of BCC structure was formed by strain-induced transformation when the applied wear load exceeded critical values. The $\alpha'$ phase formed by the strain induced transformation increased the wear rate of the Fe-17Mn alloy.

• Tribology and Lubricants
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• 제21권5호
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• pp.216-220
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• 2005

The sliding wear behaviors of three different compositions of novel low temperature degradation-free zirconia/alumina (LTD-free Z/A) composites were examined in a ceramic-ceramic contact pair. The wear tests were performed by using a pin-on-disk type wear tester in a linear reciprocal sliding motion with a line contact in both dry and bovine serum lubricated conditions at room temperature. From the results of dry sliding wear tests, Z/A#1((5.3Y, 4.6Nb)-TZP/80 $vol\%Al_2O_3$) showed the best wear resistance among three kinds of LTD-free Z/A composites. For the bovine serum lubricated sliding wear tests, wear was too little to be measured for all kinds of Z/A composites. These novel LTD-free Z/A composites having excellent wear resistance demonstrated a potential as the alternative materials for the ceramic-ceramic contact pairs of femoral head and acetabular liner in total hip replacement.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2013년도 제44회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.179-179
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• 2013

현재 자동차 분야에서 차량 경량화를 통해 연비 향상 및 에너지 효율 향상을 기대하고 있으며, 차량 경량화의 한 수단으로 자동차용 유리를 고강도 투명 플라스틱 소재인 PC (Polycarbonate)로 대체하고자 하는 연구가 활발히 이루어지고 있다. 그러나, PC의 낮은 내마모 특성과 자외선에 의한 열화 및 변색 현상은 해결하여야 할 중요한 문제점으로 지적되고 있다. 본 연구에서는, PC의 내마모 특성을 향상시키기 위하여 transmittance가 확보되고, 고경도 특성을 갖는 Al-Si-N 박막 증착에 대한 연구를 하였다. Al-Si-N 박막 증착을 위하여 ICP-assisted reactive magnetron sputtering 장비를 이용하였으며, 고경도 특성을 갖는 Al-Si-N 박막을 제조하였다. 분석 장비로는 박막의 chemical state와 crystallinity를 확인하기 위하여 XPS (X-ray Photoelectron Spectroscopy), AES (Auger electron spectrscopy)와 XRD (X-ray diffraction)를 이용하여 분석을 수행하였으며, Knoop ${\mu}$-hardness tester와 Pin-on-disk를 이용하여 경도 및 내마모 특성을 평가하였다. Al-Si-N 박막의 두께는 ~5,000 ${\AA}$을 증착하였으며, 가시광 영역에서 평균 92%의 transmittance를 나타내었다. 박막의 Si/(Al+Si) 비율에 따라 다른 경도 특성을 나타냈는데, Si/(Al+Si) 비율이 26~32% 부근에서 최대 31 GPa의 경도 값을 확인 할 수 있었다.

• Tribology and Lubricants
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• 제24권5호
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• pp.269-274
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• 2008

Carbon nanotube composite is considered to be a good candidate material for composite material because of its excellent mechanical property and low density under high temperature as well as good wear and frictional properties. In this study, tribological characteristics of carbon nanotube aluminum composite were evaluated using pin-on-disk wear tester. Spark Plasma Sintering method is more effective than Hot Pressing method in terms of wear and friction. The composite with 1% CNT has the lowest friction and wear characteristic.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2013년도 제45회 하계 정기학술대회 초록집
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• pp.190.1-190.1
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• 2013

현재 자동차 분야에서 차량 경량화를 통해 연비 향상 및 에너지 효율 향상을 기대하고 있으며, 차량 경량화의 한 수단으로 자동차용 유리를 고강도 투명 플라스틱 소재인 PC(Polycarbonate)로 대체하고자 하는 연구가 활발히 이루어지고 있다. 그러나, PC의 낮은 내마모 특성과 자외선에 의한 열화 및 변색 현상은 해결하여야 할 중요한 문제점으로 지적되고 있다. 본 연구에서는, PC의 내마모 특성을 향상시키기 위하여 transmittance가 확보되고, 고경도 특성을 갖는 Al-Si-N 박막 증착에 대한 연구를 하였고, 자외선 차단을 위하여 SiN:H 박막을 증착 하였다. 박막 증착을 위하여 ICP-assisted reactive magnetron sputtering 장비를 이용하였으며, 고경도 특성을 갖는 Al-Si-N 박막을 제조하였다. 그리고 300 nm 파장 이하의 자외선 차단을 위하여 SiN:H 박막을 증착하였다. 분석 장비로는 박막의 chemical state와 crystallinity를 확인하기 위하여 XPS(X-ray Photoelectron Spectroscopy), XRD(X-ray diffraction)를 이용하여 분석을 수행하였으며, Knoop ${\mu}$-hardness tester와 Pin-on-disk를 이용하여 경도 및 내마모 특성을 평가하였다. SiN:H 박막 위에 Al-Si-N 박막을 증착하였고 총 두께는 ~5000 $\AA$을 증착하였으며, 가시광 영역에서 평균 70% 이상의 transmittance를 나타내었다. 박막의 Si/(Al+Si) 비율에 따라 다른 경도 특성을 나타냈는데, Si/(Al+Si) 비율이 26~32% 부근에서 최대 31 GPa의 경도 값을 확인하였고 SiN:H 박막은 300nm 이하의 파장에서 2% 이하의 transmittance를 확인하였다.

• Composites Research
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• 제23권2호
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• pp.10-16
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• 2010

가압주조법으로 제조된 알루미나 섬유와 SiC 입자 혼합금속복합재료의 마찰특성을 조사하였다. 핀 형태의 마모 시험편은 전체 부피비 20%에 섬유와 입자의 서로 다른 비를 갖고 있다. 혼합금속복합재료의 윤활마모시험은 핀과 디스크 타입의 마모시험기를 사용하여 수행되었는데, 상온과 고온 $100^{\circ}C$와 $150^{\circ}C$.에서의 건식마찰특성을 각각 수행하였다. 마모면의 미시분석은 주사전자현미경(SEM)으로 조사하여 마찰특성과 마모거동을 분석하였다. 시험 결과 마모저항은 상온에서는 섬유와 같은 방향인 (PR) 방향에서는 SiC입자의 증가에 따라 향상되었다. 고온에서는 섬유와 수직한 방향(N)의 마모특성은 PR방향의 섬유가 마모면으로 전체적으로 쉽게 뽑히기 때문에 PR방향의 금속보합재료의 마모특성보다 우수하였다. 한편 마찰계수는 온도증가에 따라 감소하였다.