• Journal of the KSME
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• v.32 no.1
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• pp.46-56
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• 1992

이 글에서는 현재까지 개발된 금속복합재료의 제조공법 중에서 비교적 보편화되어 있는 분말야 금법, 가압용침법, 복합주조법 등에 대하여 소개하였고, 제조된 재료가 가지는 일반적인 기계적 성질에 대하여 설명하였다. 그리고 금속복합재료의 대표적인 응용분야와 현재 국내에서도 큰 관심을 끌고 있는 자동차엔진의 부품소재로서 금속복합재료의 응용기술에 대해 소개하였다. 국 내에서 금속복합재료의 관련 연구는 주로 학교와 연구소를 중심으로 발전되어 왔으나 근년에 자동차 산업의 비약적인 발전과 항공산업 분야에서 잠재적인 수요가 예측되면서 일부 기업체에서 응용 연구를 시작하였다. 그러나 금속복합재료의 기초 소재가 되는 경합금과 보강재의 제도기 술은 선진국에 비해 크게 뒤져 있다. 현재까지 국내에서의 연구동향은 주로 금속복합재료의 제조공정개발과 물성 평가에 치중하여 왔다. 기계공업이 발전하면서 점점 더 고기능성 소재가 요구되어지는 현황을 감안할 때 금속복합재료의 실질적 응용분야의 개척과 함께 기초 소재의 개발 연구는 시급한 과제이다.

• Proceedings of the Materials Research Society of Korea Conference
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• 2012.05a
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• pp.57.1-57.1
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• 2012

금속을 용해 응고시킬 때 생성되는 소위, 주조 결함이나 소결금속 내의 기공은 재료의 성능이나 강도를 현저하게 낮추는 결함으로서 예전부터 기피되어 왔다. 또한, 재료공정에 있어서도 여하의 기공이나 기포가 없는 치밀한 고강도 및 고기능성 재료를 개발하는 것에 최대한의 주의와 관심을 기울여 왔다. 반면에 자연계의 천연물이나 인공물을 둘러보면 그 대부분이 다공질임을 쉽게 눈치챌 수 있다. 예를 들어 목재, 지엽 등의 생물을 시작해서 콘크리트 등의 인공물, 우리 체내의 뼈도 전형적인 다공질구조로 구성되어 있다. 이러한 구조로부터 재료의 재질제어 이외에 구조제어라는 새로운 어프로치를 고려할 수 있고, 최근 들어, 금속재료에 있어서도 이러한 다공질 구조에 관한 연구가 활성화되어 충격흡수재, 생체재료, 베어링재료 등의 다양한 응용이 전개되고 있다. 원주상의 방향성 기공을 갖는 로터스 금속의 제조 원리는 용융금속의 높은 가스용해도와 고체금속의 낮은 가스고용도의 차이를 이용하여 응고할 때 고용되지 않는 가스원자가 기포를 형성시키는 것이다. 수소용해도는 모든 금속에 있어서 온도상승에 따라 증가하지만 융점에 있어서 용해도의 불연속적 증가를 나타내며 응고할 때 고액계면에서 다량의 가스를 방출하고 기공 생성을 야기한다. 특히, 고 액상에 있어서 수소용해도 차가 큰 마그네슘, 니켈, 철, 동 등은 기포를 생성하기 쉽다. 또한 기공의 배열구조를 제어하기 위해 일방향응고법를 이용하여 기공에 방향성을 부여한다. 외관상 기공구조가 연근뿌리를 닮은 것으로 부터 로터스 금속이라는 명칭이 널리 알려져 있다. 이와 같은 제조방법에 의해 로터스 금속은 기공 방향, 기공크기, 기공률을 자유롭게 제어할 수 있고 우수한 기계적 성질이 기존의 발포금속, 소결금속과 전혀 다른 특성을 가지고 있다. 이러한 기공구조는 용해온도, 응고속도, 분위기 가스압, 불활성가스와의 혼합체적비 등의 제어를 통해서 조절할 수 있다. 이와 같이 제조한 방향성 다공질금속은 BT (인플란트, 생체적합성, 저탄성, 경량), ST (초음속기엔진부품, 경량), IT (고성능수냉모듈), ET(고온촉매, 필터)의 분야로의 응용을 기대한다.

• Proceedings of the Materials Research Society of Korea Conference
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• 2009.11a
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• pp.19.2-19.2
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• 2009

금속을 용해 응고시킬 때 생성되는 소위, 주조 결함이나 소결금속 내의 기공은 재료의 성능이나강도를 현저하게 낮추는 결함으로서 예전부터 기피되어 왔다. 또한, 재료공정에있어서도 여하의 기공이나 기포가 없는 치밀한 고강도 및 고기능성 재료를 개발하는 것에 최대한의 주의와 관심을 기울여 왔다. 그렇지만, 우리가 자연계의 천연물이나 인공물을 둘러보면 그 대부분이다공질임을 쉽게 눈치챌 수 있다. 예를 들어 목재, 지엽등의 생물을 시작해서 콘크리트 등의 인공물, 우리 체내의 뼈도 전형적인 다공질구조로 구성되어 있다. 이러한 구조로부터 재료의 재질제어 이외에 구조제어라는 새로운 어프로치를 고려할 수 있고, 최근 들어, 금속재료에 있어서도 이러한 다공질구조에 관한 연구가활성화되어 충격흡수재, 생체재료, 베어링재료 등의 다양한응용이 전개되고 있다. 특히, 원주상의 방향성 기공을 갖는 로터스금속은 기존의 복잡한구조의 다공질금속보다 뛰어난 기계적 성질을 갖는다. 이러한 다공질금속은 일방향응고할 때 생성하는 과포화가스원자를 석출시켜 기공을 일방향으로 성장시킨다. 즉, 융점에서의 고상과 액상의 가스 용해도 차를 이용하는 것으로서 응고시에 고용할 수 없는 가스원자가 기공을 형성한다. 이와같이 제조한 방향성 다공질금속은 BT (인플란트, 생체적합성, 저탄성, 경량), ST (초음속기엔진부품, 경량), IT (고성능수냉모듈), ET(고온촉매, 필터)의 분야로의 응용이 기대된다. 본 강연에서는 방향성 다공질금속의 제조법, 특성 및 응용을 포함하여그 동안의 연구성과 및 앞으로의 과제 등을 소개하고자 한다.

• 기계와재료
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• v.21 no.4
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• pp.66-73
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• 2010

지르코늄은 지구상에 9번째로 풍부한 금속소재이며, 어느 금속소재 보다는 우수한 내식성을 보유하고 있으며 기계적 특성 및 열전도도가 기존의 SUS 계 및 Ti 계 소재와 유사한 특징이 있기 때문에, 핸드폰, 보철재료, 합성섬유, 석유화학 공업용 부품에 널리 사용되고 있다. 지르코늄 부품제조를 위해서는 무엇보다도 초기 금속원자재의 생산기술 확보가 선행되어야 한다. 즉, 초기 금속원자재인 지르코늄 금속스폰지의 제조기술의 확보가 필요하다. 본 고에서는 지르코늄 금속의 용도, 산업동향, 지르코늄 스폰지 제조기술 및 최근 연구개발 동향에 대해 간략히 소개하였다.

• Composites Research
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• v.12 no.5
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• pp.12-22
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• 1999

Aluminum based metal matrix composites(MMCs) are well known for their high specific strength, stiffness and hardness. They are gaining further importance because of their high wear resistance. In this study wear behavior of $Al/Al_2O_3/C$ hybrid MMCs fabricated by squeeze infiltration method was characterized by the abrasive wear test under various sliding speeds at room and high temperature. Wear resistance of MMCs was improved due to the presence of reinforcements at high sliding speed. Especially wear resistance of carbon hybrid MMCs was superior to other materials because of its solid lubrication of carbon. The friction coefficient of MMCs was not affected by the sliding speed.

• Composites Research
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• v.12 no.5
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• pp.1-11
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• 1999

Cyclic deformation and fatigue behavior of $Al/$Al_2O_3$ metal matrix composites and matrix alloy were studied. Hatigue strength Al/$Al_2O_3$ composites was about 210MPa, and that of Al matrix alloy was 170MPa. Most of the resultant displacement due to permanent plastic deformation occurred in less than the first 5% of fatigue life. In case of composites, decrease of cyclic displacement was smaller than that of matrix because the reinforcements acted as barriers to dislocation movement. Consequently, cyclic stress-displacement response curve can be considered to have these atages ; an initial few cycles of rapid hardening, followed by progressive hardening for most the fatigue life, and then just prior to failure, an instantaneous drop in stress carrying capability of the material due to multiple microcrack initiation, eventual coalescence of microcrack to form a macrocrack and then rapid macroscopic crack growth.

• Composites Research
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• v.13 no.4
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• pp.1-10
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• 2000

SiC particulate reinforced metal matrix composites(MMCs) are emerging as candidate materials for the automobile and aerospace industries due to their significant increase in elastic modulus and strength compared to conventional metallic materials. However, in order to make successful application of MMCs, it is very important to understand micro-failure mechanism under cyclic loading because failure mechanism of MMC is dominated by accumulation of micro-failure due to applied loading. In this study, ultrasonic Lamb wave and acoustic emission(AE) have been used to monitor microscopic damage accumulation under cyclic loading for SiC particulate reinforced metal matrix composite(SiCp/A356). It was found that the change in velocity and attenuation of ultrasonic Lamb wave due to the increase of loading cycles could be characterized by three different stages corresponding to the microscopic fracture processes. The characteristic of AE signal at each stage was analyzed and discussed by comparing with the change of ultrasonic characteristic in MMCs.

• Journal of the Korean Ceramic Society
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• v.38 no.6
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• pp.575-581
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• 2001

세라믹/금속기지 복합재료에서 횡방향의 단축인장하중을 받는 경우, 복합재료의 특성에 관한 시뮬레이션 결과이다. 세라믹과 금속기지간 계면에 강한 결합이 존재하는 복합재와, 계면에서의 결합이 약한 복합재의 두 경우에 대하여 횡방향 평균응력과 평균변형율에 대한 관계를 계산하였다. 복합재료의 미시역학적개념과 유한요소해석법을 적용하여 세라믹체적분율의 변화에 따라 각기 해석되었다. 본 연구에서 계산된 횡방향 탄성계수는 문헌에 알려져 있는 미시역학개념으로 유도된 식에 의한 횡방향탄성계수값과 잘 일치되었다. 계면에서 강한 결합이 있는 복합재와는 달리, 약한 결합의 복합재는 인장하중에 의하여 세라믹/금속계면에서 금속재료와 세라믹간의 분리가 발생된다. 이 분리는 전체복합재의 강성을 감소시키며, 금속의 부피분율이 감소될수록 (즉, 세라믹의 부피분율이 증가할수록) 횡방향 평균응력의 평균변형율에 대한 감소로 나타났다. 미시역학의 개념을 적용한 유한요소해석기법을 통하여, 이미 알고 있는 복합재 각 성분의 특성으로부터 복합재료의 계면특성과 횡방향특성을 예측할 수 있다.

• Proceedings of the Materials Research Society of Korea Conference
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• 1996.11a
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• pp.74-74
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• 1996

• Composites Research
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• v.13 no.4
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• pp.19-32
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• 2000

The fabrication process of particulate metal matrix composites(PMMCs) with homogeneous distribution of reinforcement and reheating for thixoforming has been studied. Both of eletro-magnetic stirring and mechanical stirring were used to fabricate particulate metal matrix composites(PMMCs) for variation of particle size. The electrical and mechanical processing conditions for fabricating PMMCs are also suggested. For thixoforming of PMMCs, fabricated bi1lets are reheated by using the designed optimal coil with as function of length between PMMC billet and coil surface, and coil diameter and billet. The effect of reinforcement distribution according to variation of billet temperature were investigated with solid fraction theory with a function of matrix alloy and volume fraction of reinforcement.