• 한국재료학회:학술대회논문집
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• 한국재료학회 2009년도 추계학술발표대회
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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.

• 한국재료학회:학술대회논문집
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• 한국재료학회 2009년도 추계학술발표대회
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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.

• 한국주조공학회지
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• 제41권3호
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• pp.241-251
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• 2021

7000계 알루미늄 합금은 다른 Al 합금에 비해 강도가 우수하여 주목을 받고있으며, 7000계 알루미늄 빌렛은 일반적으로 Direct-Chill (DC) 주조 공정을 통해 제조된다. DC 주조 공정으로 제조된 알루미늄 빌렛의 표면 결함은 주로 Exudation과 Meniscus freezing 현상과 관련이 있으며, 이는 합금 성분, 주조 속도 및 주조 온도의 영향을 받는다. 특히, 7000계 알루미늄 합금은 응고 과정에서 응고 온도 범위가 넓어 주조 결함이 발생하기 쉽다. 본 연구에서는 DC 주조 공정에 의해 제조된 Al-8Zn-2Mg-2Cu 합금 빌렛에 대한 표면 결함 변화에 대하여 조사하였다. 빌렛의 표면은 "Wavy" 또는 "Dot" 표면으로 관찰되었다. Wavy 표면은 낮은 주조 속도(200mm/min)와 온도(655℃)에서 Meniscus freezing 현상에 의해 형성되었으며, Concave 영역에서 Meniscus freezing 현상으로 인한 조성작 과냉으로 인해 미세한 수지상 조직이 관찰되었다. 반면에, 주조 온도가 높은 조건(675℃)에서는 Dot 표면이 기공 형성에 의해 형성되었으며, 높은 주조 속도(230mm/min)에서 제조된 Dot 표면을 갖는 빌렛에서는 높은 금속 수두압에 의해 Exudation 층이 형성되었다. Exudation 층의 Dot 영역과 Smooth 영역은 각각 미세한 수지상 형태와 주상정 형태의 조직이 관찰되었으며 이는 Dot 영역에서 가스 기공의 형성에 의한 결과이다.

• 한국재료학회:학술대회논문집
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• 한국재료학회 2011년도 춘계학술발표대회
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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.

• 한국주조공학회지
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• 제12권1호
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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.

• 한국주조공학회지
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• 제41권1호
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• pp.3-10
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• 2021

알루미늄 합금과 주철의 복합주조 공정 중에는 주철로부터 철 성분이 용해되어 알루미늄 용탕에 혼입될 수 있으므로 다양한 Fe함유 금속간 화합물이 형성되며, 이로 인해 알루미늄 합금의 인장 특성이 크게 저하 될 수 있다. 반면 불순물로 첨가되는 Fe와 는 달리 Cu의 경우 알루미늄 합금의 기계적 물성을 향상시키기 위해 첨가되는 합금원소이다. 본 연구에서는 Fe와 Cu의 첨가로 인한 알루미늄 합금의 미세조직 및 인장특성의 변화를 조사하였다. 첨가된 Fe 함량이 1% 이상일 경우 조대한 Al₅FeSi 상과 같은 Fe 함유 화합물들이 다량 형성되어 인장 특성이 현저히 감소하는 것으로 나타났다. Cu가 첨가 된 알루미늄 합금의 경우 Al2Cu 상이 추가로 형성되었으며, 인장 강도가 뚜렷하게 향상되는 결과를 보였다.

• 오토저널
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• 제16권2호
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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.

• 한국주조공학회지
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• 제28권5호
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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.

• 한국추진공학회지
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• 제16권5호
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• pp.81-88
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• 2012

액체로켓엔진의 핵심부품인 터보펌프의 경량화를 위하여 케이싱에 알루미늄 합금 소재를 도입하였고 생산성 향상 및 생산 단가의 절감을 위하여 주조 공법을 도입하였다. 부품의 신뢰도가 생명인 액체로 켓엔진에 주조를 사용하기 위하여 올바른 주조 규격 수립 및 주조 공법의 최적화, 그리고 주조된 제품의 다방면에 걸친 철저한 검증을 실시하는 것이 필수적이다. 이번 연구에서는 알루미늄 합금인 A356.0-T6 합금을 이용하여 연료펌프 입구케이싱을 주조하였으며 주조 품질의 기본적인 구조 검증을 위하여 파열시험을 수행하였다. 주조된 형상에 맞추어 구조해석을 실시하여 파열 시점을 예측하였으며 파열시험 시 제품에 부착된 스트레인게이지를 이용하여 해석을 통한 변형률 예측과 비교하였다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2012년도 제38회 춘계학술대회논문집
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• pp.616-623
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• 2012

액체로켓엔진의 핵심부품인 터보펌프의 경량화를 위하여 케이싱에 알루미늄 합금 소재를 도입하였고 생산성 향상 및 생산 단가의 절감을 위하여 주조 공법을 도입하였다. 부품의 신뢰도가 생명인 액체로켓엔진에 주조를 사용하기 위하여 올바른 주조 규격 수립 및 주조 공법의 최적화, 그리고 주조된 제품의 다방면에 걸친 철저한 검증을 실시하는 것이 필수적이다. 이번 연구에서는 알루미늄 합금인 A356.0-T6 합금을 이용하여 연료펌프 입구케이싱을 주조하였으며 주조 품질의 기본적인 구조 검증을 위하여 파열시험을 수행하였다. 주조된 형상에 맞추어 구조해석을 실시하여 파열 시점을 예측하였으며 파열시험 시 제품에 부착된 스트레인게이지를 이용하여 해석을 통한 변형률 예측과 비교하였다.