• 한국자동차공학회논문집
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• 제9권5호
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• pp.188-194
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• 2001

Metal matrix composites with whisker reinforcements have significant potential for demanding mechanical applications including defense, aerospace, and automotive industries. Especially, metal matrix composites, which are reinforced with aluminum borate whisker, have been used for the part of piston head in automobile because of good specific strength and wear resistance. Aluminum alloy-based metal matrix composites with whisker reinforcements have been produced using squeeze casting method, which is kind of an infiltration method. In this study, AC4CH-based metal matrix composites with $Al_{18}B$_4$O_{33}$ reinforcement have been produced using squeeze casting method, after T6 heat treatment, we evaluated mechanical properties of matrix and MMC composite were evaluated.

• 한국추진공학회지
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• 제4권1호
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• pp.65-73
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• 2000

금속기지 복합재료의 주조는 폭넓은 재료의 선택과 공정조건들을 제공하는 좋은 공정이다. 용탕교반기술은 압착주조 또는 분말야금과 비교하면 매우 간단하고 값이 싸기 때문에 주조방법중에서 산업응용에 가장 널리 쓰이는 좋은 방법이다. 최근에는 $\alpha$ -$Al_2O_{3(p)}$/Lo-Ex alloy 복합재료의 입자크기, 입자의 부피 분율, 기계적 성질에 있어서 Mg첨가 그리고 열팽창계수 등이 연구되어 왔다. $\alpha$ -$Al_2O_3$는 입자계면과 기지에 형성되어 기계적 성질에 중요한 역할을 하였다 대부분 복합재료의 인장강도는 증가하지 않지만 16$\mu\textrm{m}$ $\alpha$ -$Al_2O_3$ 입자를 5vol%로 첨가한 경우, 3wt.% Mg를 첨가한 복합재료의 인장강도는 증가한다. 강화재의 부피분율과 mg은 복합재료의 열팽창계수를 감소시켰다.

• 한국재료학회지
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• 제5권7호
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• pp.765-774
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• 1995

입자강화 알루미늄 복합재료의 고온거동을 조사하기위하여, 온도 623K~823K에서 $10^{-2}$ ~1.0 S$^{-1}$ 변형속도로 열간 압축 가공 시험을 행하여 복합재의 고온유동응력에 미치는 강화입자의 첨가량, 강화입자의 종류 및 크기와 변형속도 및 변형온도 등의 영향을 조사하였다. 강화입자의 체적분율이 증가함에 따라서 고온유동음력은 증가하였으나 항복점에서의 차이가 변형량이 증가되어도 그대로 유지되고 있었다. 변형속도 민감도(m)로 볼때 SiCp첨가된 복합재가 A1$_2$O$_3$p를 첨가한 복합재보다 비교적 균일하게 가공할 수 있음을 알 수 있었으며, 823K에서 최적변형속도는 0.1Sec$^{-1}$ 이었다. 변형에 필요한 활성화 에너지는 A6061기지금속이 290KJmole$^{-1}$, A6061-20vo1% SiCp = 327KJmo1e$^{-1}$, A6061-20vo1% $Al_2$O$_3$= 531KJmole$^{-1}$이었다. 이것은 알루미늄의 자기활성화에너지 138KJmo1e$^{-1}$보다 큰 값으로 A1$_2$O$_3$강화복합재료가 SiCp 강화 복합재료보다 열간가공이 어렵다는 것을 나타내는 것이다.

• 비파괴검사학회지
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• 제22권1호
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• pp.45-52
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• 2002

금속복합재료 (MMC) 내부에서의 강화재와 기지재사이의 열팽창계수의 차이에 의해 발생하는 인장잔류응력은 복합재료의 인장강도를 저하시키는 심각한 문제중의 하나이다. 따라서 본 연구에서는 TiNi/A16061 형상기억복합재료내부의 인장잔류응력의 문제를 해결하기 위하여 강화재로써 TiNi 합금을 사용하였다. TiNi 합금은 형상기억효과를 이용하여 복합재료내부에 압축잔류응력을 발생시킴으로써 인장강도를 증가시키는 역할을 한다. 복합재료내부에 압축잔류응력을 발생시키기 위하여 예변형(pre-strain)을 가하였다. 본 연구에서는 예변형의 변화에 따른 압축잔류응력의 영향을 평가하였으며 AE 기법을 이용하여 고온에서의 복합재료의 미시적 손상거동과 예변형의 영향을 평가하였다.

• 공업화학
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• 제31권1호
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• pp.73-83
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• 2020

전자기기의 고도화 및 소형화에 따라, 기기의 효율 및 수명에 영향을 미치는 발열 문제를 해결하는 것은 가장 큰 해결 난제 중 하나가 되었다. 이를 해결하기 위하여 금속 및 세라믹 기반의 높은 열전도도를 가지는 재료가 많이 사용되어 왔으나, 낮은 기계적 물성 및 높은 중량으로 인해 가벼우면서도 기계적 특성이 좋은 고분자를 기지재로 사용하고 높은 열전도도를 갖는 탄소재료를 필러로 사용한 열전도성 복합재가 주목받고 있다. 열전도성 복합재의 열전도도를 향상시키기 위해서는 효과적인 포논의 이동이 이루어지도록 포논 산란이 억제되야한다. 본 논문에서는 탄소재료/고분자 복합재의 포논 이동 및 산란 억제에 관련된 연구를 분류하고, 열전도도 향상을 위하여 적용된 다양한 방법들에 대하여 논의하였다.

• Composites Research
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• 제33권5호
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• pp.241-246
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• 2020

본 연구에서는 교반주조 공정을 통해 B₄C 입자가 균일하게 분산된 알루미늄 금속복합재료를 제조하고 후 공정으로 열간압연을 수행하였다. 제조된 복합재료의 미세조직, 기계적 특성 및 내마모 특성에 대해 분석하였다. 40 ㎛ 크기의 B₄C 입자가 균일하게 분산된 복합재료는 강화재의 체적율이 증가함에 따라 인장강도는 증가하였으며, 마모 성능도 개선되었다. 20 vol.% 복합재료의 경우 인장강도 값은 292 MPa로 기지재인 Al6061 대비 155% 증가하였다. 내마모시험 결과 20 vol.% 복합재료의 경우 마모 너비와 깊이가 각각 856 ㎛, 36 ㎛이며, 마찰계수는 0.382로 Al6061 대비 상당히 우수한 내마모 특성을 나타내었다.

• 한국재료학회지
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• 제4권8호
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• pp.945-951
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• 1994

분말야금법으로 제조된 $SiC_{p}$/6061 Al 복합재료의 열간 압출가공에 있어서 압출성에 미치는 빌렛의 특성과 압출조건의 영향에 대하여 조사하였다. 압출가공성의 난이도를 판단 할 수 있는 기준이 되는 최대압출력과 변형저항 값($K_{w}$)은 350ton 압출기를 이용한 압출압력의 측정과 Watanabe등의 경험식에 의해 도출되었다. 6061Al합금기 복합재료 빌렛의 전단변형저항고 압출압력은 강화재($SiC_{p}$)의 부피분율이 증가함에 따라 증가하고 있으나, 증가되는 비율은$SiC_{p}$인 경두가 $SiC_{w},Al_{2}O_{3f}$/보다 작았다. 강화입자 크기가 작을 수록 변형저항 값이 증가하였고 압출성도 양호하였다. 변형저항 값의 증가는 기지금속의 가공경화에 기인하며, 최대압출력을 나타내는 피이크는 강화재의 입자가 미세할 수록, 즉 가공경호가 클 수록 뾰족한 형상을 나타내었다. 압출온도가 증가할 수록 변형저항 값이 낮아져서 작은 압출력으로도 복합재료의 압출이 가능하나, $500^{\circ}C$이상인 경우 압출재 표면에 극심한 tearing현상이 발생하였다.

• 비파괴검사학회지
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• 제19권3호
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• pp.180-188
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• 1999

SiC 입자강화 2124Al 금속복합재료의 강화재 부피분율에 따른 탄성 stiffness를 초음파 공명 스펙트로스코피(resonant ultrasound spectroscopy: RUS) 방법을 이용하여 측정하였다. RUS 방법은 한 개의 소형 시편으로 9개의 독립변수를 가진 사방정계(orthorhombic) 탄성계수를 간단한 실험으로 측정 가능함을 보여주었다. SiC 강화재 부피분율 변화에 따른 탄성계수를 측정하였는데 이 경우 초기 추정 탄성계수를 구하기 위해서 부피 분율에 따른 미세조직 사진으로부터 강화재의 형상(aspect ratio)과 방향을 고려한 유효 aspect ratio 개념을 도입하였고. Mori-Tanaka 이론식에 의한 계산결과를 이용하였다. 이로부터 계산된 공진주파수와 RUS의 측정 공진주파수 사이를 최소화함으로 정확한 탄성계수를 측정하였다. 측정된 stiffnesses로부터 공학적 탄성계수인 Young's modulus를 계산하였으며, 계산된 Young's modulus와 압출방향으로 인장 시험한 Young's modulus를 비교분석 하였다. SiC 입자의 부피분율이 증가함에 따라 탄성계수가 증가함을 나타내었고, 탄성 stiffness의 거동은 강화재가 많이 첨가될수록 횡등방성(transversely isotropic)이 강하게 나타났으며 이것은 압출공정에 의해 강화재 입자의 방향성 재배열에 기인한다. 한편 일정크기 시편에 있어서 기본 공진주파수가 강화재 부피분율에 따라 고주파수 영역으로 이동하는 현상이 관찰되었으며, 이로 부터 비파괴적으로 강화재 부피분율을 예측할 수 있는 가능성을 제시하였다.

• 한국재료학회지
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• 제3권6호
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• pp.606-613
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• 1993

자동차용 부품재 및 일반산업용 재료로 사용되고 있는 AC4A Al합금에 $SiC_{w}$ preform을 용탕단조법으로 강화시킨 복합재료의 시효 경화능은 SiC/aub w/30%> 10%> 20%의 순이며, 이는 $100^{\circ}C$-$400^{\circ}C$까지의 등시시효에서도 같은 결과를 나타낸다. 복합재의 T6처리재가 AC4A I/M재 보다도 시효경화능이 크고 절대값이 높았으며 $SiC_{w}$체적분율 증가에 따라 초기경화 현상을 나타내었다. 가압력에 의한 강화효과는 미시효때와 같이 가압력 75MPa일때 가장 좋았으며, $SiC_{w}$는 30%> 10%>20%순이었다. 가압력이 낮을경우 가입과 동시에 휘스커는 파단되지 않고 원래의 형상을 유지하거나 기지금속과 wetting으로 일부 변형된 다음 가압이 진행되면서 이부부의 응력 집중으로 wetting부가 파단하게 되어 가압력을 이기지 못하고 파단하게 되어 휘스커 모양도 다각형이거나 구형에 가깝게 되며 가압이 진행됨에따라 재차 파단되므로써 길이도 짧게 된다. 한편 가압력 75 MPa일 경우 휘스커의 형상은 일부 변형된 것과 잘게 파손된 것이 고르게 공존하고 있어 강화효과가 가장 우수한 것으로 사료된다.

• 비파괴검사학회지
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• 제34권2호
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• pp.155-164
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• 2014

탄소섬유강화 복합재료(carbon fiber reinforced plastics; 이하 CFRP)는 금속재료에 비해 중량이 가벼우면서도 비강도와 비강성이 높은 재료로 항공기, 자동차, 선박 등의 다양한 분야에서 적용이 증가하고 있다. CFRP는 정적부하에 대해서는 우수한 역학적 특성을 가진 반면에 고온 다습한 환경에서는 우수한 역학적 특성을 기대할 수 없고, 복합재료의 유용한 기계적 성질이 장시간 주위 환경에 놓여 있어도 충분히 유지되어야 하지만 온도, 습도 등과 같은 환경적 요인으로 수분이 복합재료 내로 침투하여 기지의 분자 배열 및 화학적 성질을 변화시키고 복합재료의 계면 특성 및 구성 재질의 기계적 성질을 저하시킨다. 항공기의 경우 운항 시에 CFRP가 고온 다습한 환경조건에 장시간 노출되게 되면 CFRP 내부로 수분이 흡수되게 되는데 CFRP 내부에 흡수된 수분은 체적팽창을 야기시키고 내부 응력상태를 변화시킬 뿐만 아니라 섬유와 기지의 화학적 결합을 분리시킴으로써 접합강도를 급격히 저하시키게 된다. 따라서 CFRP를 사용하는 항공기의 구조 건전성 확보를 위하여 실제 환경에서의 특성 변화를 연구할 필요가 있다. 본 연구에서는 공기결합 초음파탐상검사(air coupled ultrasonic testing; 이하 ACUT) 시스템을 이용하여 흡습된 CFRP의 비파괴적 특성을 평가하고자 하였다. CFRP 시험편을 직접 제작한 후 고온다습한 환경을 설정하기 위해 항온수조를 이용하여 $75^{\circ}C$의 증류수에 30일, 60일, 120일간 침지하였고, ACUT를 이용하여 흡습에 의한 CFRP 시험편의 특성 변화를 초음파 C-scan 이미지와 흡습 전과 후의 신호의 전파시간 변화를 통해 초음파 신호 특성 변화를 고찰하였다. 또한 전단강도 평가를 통해 흡습에 의한 기계적 특성 변화를 실험적으로 검증하였다.