• Proceedings of the Materials Research Society of Korea Conference
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• 2009.11a
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• pp.47.1-47.1
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• 2009

최근 환경과 에너지에 대한 관심이 증대됨에 따라 차체의 경량화를 위한 고합금계 알루미늄 합금의 연구가 활발히 진행되고 있다. 특히 5000계 알루미늄 합금은 비중이 낮을 뿐만 아니라 Mg의 첨가에 의해 높은 강도 및 성형성을 얻을 수 있기 때문에 자동차용 판재로 많은 주목을 받고 있다. 현재 사용되는 대부분의 알루미늄 합금판재는 DC주조법과 추가적인 압연공정으로 제조되기 때문에 경제성 문제와 낮은 냉각속도로 인한 금속학적인 문제를 갖는다. 그러나 DC주조법과는 달리 쌍롤 박판주조법은 용탕으로부터 직접 판재를 제조하기 때문에 경제적이며 효율적인 주조공정이다. 또한 냉각속도가 빠르기 때문에 비교적 주조편석이 적고 전반적인 미세조직이 균일하여 고합금계 알루미늄 합금 판재제조에 매우 유용하게 응용될 수 있다. 본 연구에서는 쌍롤 박판주조법으로 고합금계 알루미늄 합금 판재를제조하고, 제조된 합금의 열간압연 및 열처리 조건에 따른 기계적 특성을 비교 및 평가하였다. 또한 미세조직 및 집합조직을 분석함으로써 고합금계 알루미늄 합금 판재의 실용화 가능성을 평가하였다.

• Proceedings of the Materials Research Society of Korea Conference
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• 2009.11a
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• pp.43.2-43.2
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• 2009

Al-Mg 알루미늄 합금은 강도가 높고 성형성이 우수하여 수송기기 경량화용 소재로서 사용량이 증가하고 있다. 특히고강도 특성을 보이는 Al-Mg-Mn합금은 자동차, 선박및 철도차량등의 형재 및 판재로 그 사용량이 증가하고 있다. 또한 결정립을 미세화 시킨 Al-Mg-Mn합금판재의 경우에는 온간성형으로 복잡한 형상의 판재부품제조에 사용되고 있다. 연속주조공정인 Twin roll strip casting(TRC)은용탕으로부터 직접 판재를 생산할 수 있는 공정으로 주로 순알루미늄계열의 판재 생산에 사용되고 있으나 최근에는 고강도 판재의 저비용 생산을 위하여 고합금계 판재에 적용하는 연구가 수행되고 있다. 합금량이 높은 고강도Al-Mg계 합금의 TRC 주조시 고액공존구간이 커서 더욱 정밀한 공정제어가 필요하다. 또한 기존의 슬라브주조방식보다 높은 냉각속도로 주조가 가능하기 때문에 결정립 및 정출상의 미세화공정으로 응용되기도한다. 본 연구에서는 TRC공정을 기초로 주조시 열간 압연의효과를 동시에 부여하는 용탕직접압연공정을 개발하였으며 상용 고강도 알루미늄 합금인 5083합금 판재를제조하였다. 또한 기존 Al-Mg 합금에 Mn을 첨가하여 용탕직접압연함으로서 정출상의 크기 및 밀도를 제어하여 강도가 우수한 Al-Mg-Mn 합금판재를 제조하는 기술을 개발하였다. 용탕직접압연된 Al-Mg-Mn계 합금의 경우에 주조시 높은 냉각속도로 인하여 결정립이 미세하고 Al6Mn과 같은 미세한 정출상이 다량 형성되었으며, 최종압연 및 열처리에 의하여 높은 강도를 갖는 고강도 알루미늄 합금 판재의 제조가 가능하였다.

• Journal of Korea Foundry Society
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• v.41 no.3
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• pp.241-251
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• 2021

7000-series aluminum alloys are noted for their superior strength compared with other Al alloys, and their billets are generally fabricated by direct-chill (DC) casting. Surface defects in a DC-cast aluminum billet are mainly related to exudation and the meniscus freezing phenomenon, which are influenced by alloy compositions, casting speed, and casting temperature. 7000-series aluminum alloys have a wide freezing range during solidification, which makes it easy for casting defects to occur. In this study, we investigated surface defect evolution in casting billets of Al-8Zn-2Mg-2Cu alloy fabricated by a DC casting process. The billets showed "wavy" or "dotted" surfaces. The wavy surface was formed by meniscus freezing at a lower casting speed (200 mm/min) and temperature (655 ℃). In the wavy surface, refined dendritic cells were observed in a concave region due to the constitutional supercooling caused by meniscus freezing. Meanwhile, at a higher casting temperature (675 ℃), the dotted surface was formed by pore formation. In the dotted surfaces in the billet formed at a high casting speed (230 mm/min), an exudation layer was formed by the high metallostatic head pressure. The dotted region and the smooth region had a refined dendritic morphology and a columnar morphology at the exudation layer, respectively. This is attributed to the formation of gas pores in the dotted region.

• Proceedings of the Materials Research Society of Korea Conference
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• 2011.05a
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• pp.55.2-55.2
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• 2011

최근 자동차용 강판을 대체하기 위한 재료로서 알루미늄 합금에 대한 관심이 높아지고 있다. 알루미늄 합금은 철강 재료에 비해 비강도가 높으며 재활용이 용이하고 내식성이 뛰어난 활용 가치가 높은 소재이다. 하지만 기존의 강판을 알루미늄 합금으로 대체하기 위해서는 높은 경제성, 강도 및 성형성이 요구되고 있는 현실이다. 따라서 고강도 알루미늄 합금 판재를 경제적으로 제조하기 위한 제조 공정기술 및 후가공 기술의 개발이 필요하다. 본 연구에서는 기존의 쌍롤 박판주조법에 비대칭 노즐을 이용하여 높은 주조 속도를 유지하면서도 중심 편석 및 열간 균열을 완화시켜 첨가되는 용질 원소의 양을 증가시켰다. 제조한 다양한 조성을 가진 알루미늄 합금 판재의 후속 압연성, 기계적 특성 및 성형성을 평가하기 위하여 미세조직 및 집합조직을 분석하였으며 이에 따른 실용화 가능성을 평가하였다.

• Journal of Korea Foundry Society
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• v.12 no.1
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• pp.62-73
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• 1992

상변환시 수반되는 경계면에서의 잠열의 방출(또는 흡수)의 정확한 해석은 용접, 주조, 결정 생성, 일기 예보 등의 응용에 필수적인 것이다. 특히 주조의 경우 캐스팅 온도와 고체 용적분율의 관계를 앎으로서 잠열 방출의 해석이 가능하다. 본 연구는 상변환시 수반되는 잠열의 방출 형태를 4개의 다른 모델을 사용하여 비정상 온도분포, 용융형태, 자연대류가 미치는 영향을 수치적으로 구하였다. 2개의 서로 다른 물성치를 가진 합금을 선택하였는데 하나는 넓은 mushy 영역을 가진 알루미늄 합금이고 다른 하나는 좁은 mushy 영역을 가진 철금속계 합금이다. 알루미늄 합금의 경우 온도 분포와 시간에 따른 온도의 변화가 모델에 따라 상당한 차이가 있는 반면 철금속계 합금의 경우 상이한 모델일지라도 거의 차이가 없음을 알 수 있었다. 결론으로 용융시 정확한 온도 분포와 상변화 형태를 예측하기 위해서는, 알루미늄 합금(넓은 mushy 영역)의 경우 적절한 잠열 방출 모델의 채택이 필요 불가급한 것으로 사료된다.

• Journal of Korea Foundry Society
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• v.41 no.1
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• pp.3-10
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• 2021

In the compound casting between the aluminum alloy and the cast iron, the iron component may be dissolved from the cast iron during the process and mixed into the aluminum melt, thereby forming various iron-containing intermetallic compounds and significantly deteriorating the tensile properties of the aluminum alloy. On the other hand, unlike Fe, which is added as an impurity, Cu is added to improve the mechanical properties of the aluminum alloy. In this study, the change in microstructure and tensile properties of aluminum alloys due to the addition of Fe and Cu was investigated. A large amount of iron-containing compounds such as coarse Al₅FeSi phases were formed when the iron content was 1% or more, and the tensile properties were significantly reduced. In the case of the aluminum alloy to which Cu was added, an Al₂Cu phase was additionally formed and the tensile strength was clearly improved.

• Journal of the korean Society of Automotive Engineers
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• v.16 no.2
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• pp.12-21
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• 1994

본 연구에서는 차체용 알루미늄 합금 판재의 제조기술 개발을 위하여 선진국에서 사용하고 있는 알루미늄 합금 판재의 기계적 특성을 평가하여 이를 토대로 자동차 차체용 알루미늄 합금 설계 및 판재제조 기술을 개발하고자 한다. 자동차 차체용의 고 Mg계 알루미늄 합금의 양산 제조기술을 개발하기 위하여 Al-7% Mg 합금을 DC주조한 후 열간, 냉간압연 및 열처리 후의 특성을 평가하고 수입소재와 비교하여 실험하였다. 그 결과 자동차 차체용의 고 Mg계 알루미늄 합금 판재개발의 가능성을 확인하였으나 향후 광폭 판재를 제조하기 위해서는 대형 Slab 주조방안, 압연시의 가공성 향상등 판재 제조기술은 물론 성형성, 용접성 및 표면 처리성 등 응용기술에 대한 연구도 활발히 진행되어야 할 것으로 사료된다.

• Journal of Korea Foundry Society
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• v.28 no.5
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• pp.217-220
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• 2008

본 연구에서는 유한요소법을 적용한 수치해석을 이용하여 타이어 제조용 금형을 생산하기 위해 사용되는 주조재의 열적 특성에 관하여 조사해 보았다. 고 품질의 정밀도가 좋은 타이어를 제조하기 위해, 일반적으로 타이어 제조용 금형의 주조재로 많이 사용되고 있는 알루미늄 합금과 비교 대상으로 연강을 선정하여 각각의 주조재에 대한 응고과정에서의 온도분포와 응력분포 결과를 수치적으로 계산해 보고 결과를 예측해 보았다. 수치해석을 통한 결과에서, 알루미늄 합금을 사용한 금형의 냉각과정 동안의 온도분포는 연강에 비해 보다 더 안정적으로 나타나는 것을 확인하였으며, 응력분포 결과 또한 알루미늄 합금 금형이 연강에 비해 정밀도를 향상시키고 좋은 품질의 제품을 얻는 데 보다 나은 것으로 나타났다. 그리고 금형의 온도분포와 응력분포는 금형의 냉각과정 동안 주조재의 초기 냉각온도에 의해 크게 영향을 받는 것으로 사료된다. 마지막으로, 이러한 수치해석에 의한 금형의 열적 특성 예측은 향후 고품질, 고정밀도의 금형 생산을 위한 예비성능평가 방법과 경제적 측면에서 매우 유용하게 활용할 수 있을 것으로 보인다.

• Journal of the Korean Society of Propulsion Engineers
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• v.16 no.5
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• pp.81-88
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• 2012

Turbopump is a key component in liquid rocket engines, and reducing weight while maintaining structural safety is one of the major concerns of turbopump designers. To reduce the weight aluminium alloy castings instead of steel casings are introduced. The casting process is especially useful for enhancement of productivity and for reduction of product costs. But, since castings are used in space vehicle engines, reliability cannot be compromised. Therefore, proper design, production process and thorough investigation should be performed to ensure structural integrity. In this study inlet casings for a fuel pump were casted with A356.0-T6 alloy and using one of them a burst test was conducted to ensure structural integrity. Structural analysis is performed for simulation, and with multiple strain gages strains are measured and compared with predictions.

• Proceedings of the Korean Society of Propulsion Engineers Conference
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• 2012.05a
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• pp.616-623
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• 2012

Turbopump is a key component in liquid rocket engines, and reducing weight while maintaining structural safety is one of the major concerns of turbopump designers. To reduce the weight aluminium alloy castings instead of steel casings are introduced. The casting process is especially useful for enhancement of productivity and for reduction of product costs. But, since castings are used in space vehicle engines, reliability cannot be compromised therefore proper design, production process and thorough investigation should be performed to ensure structural integrity. In this study inlet casings for a fuel pump are casted with A356.0-T6 alloy and using one of them a burst test is conducted to ensure structural integrity. Structural analysis is performed for simulation, and with multiple strain gages strains are measured and compared with predictions.