• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2011.08a
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• pp.270-270
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• 2011

전이금속(transition metal) 질화물(nitride)은 높은 경도, 내마모성, 부식 저항성 그리고 내열성 등과 같은 우수한 기계적 물성 때문에 많은 연구가 되어 왔다. 이 중 질화 티타늄은 높은 경도, 내식 및 내마모의 우수한 기계적 특성으로 공구(tool)와 같은 제품의 수명 향상을 위한 표면 코팅소재로 사용되어 왔으며, 금(gold)색의 미려한 색상을 이용한 제품의 외관 표면처리와 인체에 무해한 특성을 활용한 정형외과 및 치과용 보형물의 수명 및 안정성 향상 등 다양한 분야에 응용 되고 있다. 본 연구에서는 아크방전을 이용한 경사 코팅법으로 질화 티타늄을 합성하였으며, 경사 코팅에 따른 단층 및 다층 박막(2~3 layer)의 미세조직 변화와 그 물성을 평가하였다. 아크 소스에 장착된 타겟은 120 $mm{\Phi}$, 99.5%의 Ti 타겟을 사용하였고, 시편과 타겟 간의 거리는 약 30 cm이며, 시편은 냉연강판과 SUS를 사용하였다. 시편을 진공용기에 장착하고 ~10-6 Torr까지 진공배기를 실시하고, Ar 가스를 진공용기 내로 공급하여 ~10-4 Torr에서 시편에 bias (Pulse : 400 V)를 인가한 후 아크를 발생시켜 약 5분간 청정을 실시하였다. 플라즈마 청정이 끝나면 시편에 인가된 bias를 차단하고 코팅하였다. 경사 코팅을 위한 시편의 회전각은 45$^{\circ}$, -45$^{\circ}$이며, 질화 티타늄의 두께는 약 3 ${\mu}m$로 동일하게 코팅 하였다. 45$^{\circ}$ 단일층의 경우 0$^{\circ}$ 단일층보다 경도가 감소하나 zigzag 구조의 다층으로 갈수록 45$^{\circ}$ 단일층과 비교하여 확연히 경도가 증가함을 볼 수 있었다. 다층 질화 티타늄의 경사 코팅을 통해 박막의 미세조직 변화를 SEM 이미지를 통해 확인하였으며 증착 방식에 따라 경도, 조도, 반사도 등의 물성 변화가 나타났다. 본 연구에서 얻어진 결과를 이용하여 다양한 형태의 박막구조 제어를 통한 물성변화가 가능할 것으로 예상된다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2010.02a
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• pp.105-105
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• 2010

자동차 차체부품에 적용되는 플라스틱 소재는 강도와 내마모성, 내충격성의 충분한 물성확보가 필요하며, 이에 플라스틱 소재의 기계적 특성 향상을 위해 유리 섬유가 다량 함유된 복합소재적용이 증가하고 있다. 반면 플라스틱이 고강도화함에 따라 제품 성형을 위한 사출 금형을 손상시키는 사례가 빈번하게 발생하고, 소재의 유동성 저하에 따른 사출 불량이 증가하고 있어 고강성 플라스틱 복합소재에 대응하는 고경도, 고내마모 특성이 부여된 사출 금형의 개발이 시급한 실정이다. 특히 사출 금형에 사용되는 소재는 기존 소재에 비해 우수한 내마모성과 함께 고광택을 유지하는 것이 더욱 중요해졌으며, 이에 따라 유럽, 일본과 국내 연구진에 의해 다양한 연구가 진행되고 있다. 그 중에서도 일본에서 개발되어 국내에도 소개된 래디칼 질화는 기존 질화법에 표면의 화합물 층만을 제어하는 것으로 다소의 표면 광택 효과는 있으나, 플라스틱 사출에 그대로 적용하기에는 무리가 따르므로 그 용도가 극히 제한적이다. 본 연구에서 적용한 나노 질화기술은 0.1torr 이하의 고진공에서 고밀도의 플라즈마 에너지를 발생시키는 방법으로 화합물층이 없는 나노 크기의 질화층을 소재 표면에 형성시키는 기술로서, 처리 후에도 표면의 색상 및 광택의 변화가 없는 것을 특징으로 한다. 또한 표면 경도 및 피로 특성을 향상시킴으로써 금형의 내구 수명을 향상시킬 것으로 기대된다. 본 연구에서는 KP4 금형 소재를 사용하여 플라즈마 이온 질화 시험 조건에 따른 소재의 경도 및 내마모 특성을 파악하고, 미세 조직 분석 및 XRD 분석 등을 통해 내마모 특성 향상에 대한 기본 특성을 평가하였다. 또한 인장시험을 통해 인장강도, 항복강도 및 연신율을 파악하고, 이를 토대로 고주기 피로시험을 실시함으로써 S-N curve를 얻고, 이를 통해 피로 강도 및 피로 수명에 미치는 나노 질화 처리의 영향을 파악하고자 하였다. 플라즈마 이온 질화 시험은 질소와 수소 비율($N_2:H_2$), 진공도, Screen bias voltage, Bias voltage를 변화시켰으며, 챔버 온도는 $400^{\circ}C$로 고정하였으며, 처리시간도 3시간으로 고정하였다. 질소와 수소의 비율은 3:1일 때 최고의 내마모 특성을 보였으며, 진공도는 내마모 특성에 큰 영향을 미치지 않는 것으로 관찰되었다. KP4의 초기 경도값은 약 302 Hv인 반면 최적의 나노 질화처리를 거친 시편에서는 800Hv 이상의 Vickers 경도값을 보였다. SEM 미세조직 분석과 EPMA를 통한 성분 분석을 시행한 결과 표층으로부터 약 $1.5{\mu}m$의 나노질화층을 확인할 수 있었다.

• Proceedings of the Materials Research Society of Korea Conference
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• 2012.05a
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• pp.106.1-106.1
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• 2012

EBSD(Electron BackScattered Diffraction)분석은 주사전자현미경에서 관찰되는 비교적 넓은 영역의 결정 방위를 측정하여 집합조직을 해석하는 동시에 결정 방위의 변화를 기준으로 결정립계를 구분 지어 미세조직의 정량 분석도 가능하기 때문에 많은 연구자들이 사용하고 있다. 그러나 EBSD의 Kikuchi 패턴은 시편 표면으로부터 30~50nm 깊이 범위의 표면층으로부터 방출되기 때문에 EBSD 분석 결과는 시편의 표면 처리 상태에 크게 영향을 받아 적절한 시편준비법이 요구된다. 시편 준비 과정 중에 생기는 변형층, 산화층이나 오염층이 10nm 이내로 제어되지 못하면 명확한 패턴을 얻지 못하여 분석이 어려운 경우가 많으므로, 시료의 절단과 연마 과정 중에 변형층을 되도록 적게 만들고 표면의 산화나 오염을 최대한 방지해야 한다. 또한 EBSD 분석 특성상 시편을 70도로 기울이기 때문에 시편의 요철이 심하면 볼록한 영역에 의해 오목한 영역의 패턴이 가려져 결정방위 정보를 얻기 힘들다. 이런 이유로 시편을 최대한 평평하게 하고 요철이 생기지 않게 시편 준비를 하는 것이 관건이다. 금속재료의 EBSD 시편준비법으로는 일반적으로 기계적 연마법과 전해연마법이 주로 쓰인다. 경한 석출물이나 개재물이 연한 기지에 분산되어 있는 시편이나 이종 소재 접합재의 경우는 전해연마법을 사용하면 특정 상(혹은 합금)이 먼저 연마되어 큰 단차가 생기거나 석출물에 의해 요철이 심해져서 정량적인 EBSD 분석이 어렵게 된다. 이 연구에서는 시편 준비가 어렵다고 알려진 다상 금속재료에서의 EBSD 분석 사례를 소개한다. Ti-6Al-4Fe-0.25Si 시효처리합금, 알루미늄 기지 복합재료, 마찰교반용접한 알루미늄-타이타늄합금의 EBSD 시편준비법과 그 분석 결과를 고찰한다.

• Journal of Powder Materials
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• v.16 no.6
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• pp.438-441
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• 2009

Mg-Cu composites were successively fabricated using a combination of rapid solidification and extrusion processes. In addition, the microstructural variation of the composite was investigated by performing the extrusion repeatedly. It resulted that the composite formed an uniform and dense structure by the extrusion, and the microstructure became fine as the extrusion conducted repeatedly. The microstructural variation was known to be dependent on the number of extrusion and the area reduction ratio. The tensile strength was also measured as a function of the microstructural variation.

• Transactions of Materials Processing
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• v.19 no.1
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• pp.5-10
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• 2010

The current understanding for phase/grain boundary sliding and low-temperature/high-strain rate superplasticity of two-phase titanium alloys is summarized. The quantitative analysis on boundary sliding revealed increased sliding resistance on the order of ${\alpha}/{\beta}\;\ll\;{\alpha}/{\alpha}\;{\approx}\;{\beta}/{\beta}$ boundary, hence, led to the conclusion that approximately 50% alpha(or beta) volume fraction and/or grain refinement is beneficial for obtaining large superplastic elongation at low temperature and/or high strain rate. To predict the temperature for 50% alpha volume in various alpha/beta Ti, artificial neural network was applied. Finally, much enhanced superplasticity was achieved through grain refinement utilizing dynamic globularization.

• Proceedings of the Korean Society of Precision Engineering Conference
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• 2004.10a
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• pp.733-736
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• 2004

Actual trends in automotive industry lead to an increase use of lightweight structures imposing the need for high strength aluminum alloys with complex shape. In the electromagnetic stirring process, it has many merits which are the exact control ability about material processing and a good point of the protection of environment comparison with the mechanical stirring. The interface of cells consisting of primary particle formed by the electromagnetic stirring due to particle regrowth during cooling the alloy. By electromagnetic stirring process, the microstructure of material has a good point, also it can control the material processing exactly.

• Transactions of Materials Processing
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• v.14 no.1 s.73
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• pp.49-56
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• 2005

In the semi-solid die casting process, an important thing is the flow behavior of semi-solid materials. The flow patterns of the semi-solid material can make the defects during die filling. To control the flow patterns is very important and difficult. In this paper, the flow behavior of the semi-solid A356 alloy material during die filing at various die gate shapes has been observed with the grain size controlled material. The effect of the gate shape on the die filling characteristics was investigated. The filling tests in each plunger stroke were experimented, and also simulated on the semi-solid material die casting process by MAGMAsoft. According to the filling tests and computer simulation, the effect of the gate shape on liquid segregation has been investigated.

• Proceedings of the Korean Society for Technology of Plasticity Conference
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• 1999.08a
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• pp.262-271
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• 1999

This work was intended to modify the solidification structure of high speed steel roll material for hot strip mill, by the introduction of alloying elements designed to form primary carbide dispersions via melt treatment procedure. Solidification structure was modified by the melt treatment with titanium and distribution. This modifying effect could be attributed to the fact that the nuclie formed at high temperature upon inoculation induce the formation of fine equiaxed grain and primary carbide during solification, which is also likely to be responsible for the fact that TiC acts as effective nuclie for primary VC solidification.

• Proceedings of the Korean Powder Metallurgy Institute Conference
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• 2005.11a
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• pp.31-32
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• 2005

• Proceedings of the Korean Society for Technology of Plasticity Conference
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• 2004.10a
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• pp.152-155
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• 2004

In the semi-solid die casting process, the important thing is the flow behaviors of semi-solid material. The flow patterns of semi-solid material can make the defects during die filling. To control of the flow patterns, is very important and difficult. In this paper, the flow behaviors of the semi-solid A356 alloy material during die filling at various die gate shapes has been observed with the grain size controlled material. The effects of the gate shape on the die filling characteristics were investigated. The filling tests in each plunger strokes were experimented, also simulated on the semi-solid material die casting process by MAGMAsofi. According to the filling tests and computer simulation, the effect of the gate shape on liquid segregation had been investigated.