• Composites Research
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• v.36 no.4
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• pp.246-252
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• 2023

A secondary barrier made of glass fiber reinforced composites has been installed infinitely using automatic bonding machine(ABM) in membrane type LNG cargo containment system (CCS). At the same time, significant thermal stress due to cryogenic heat shrinkage has occurred in the composite on the non-bonding area between the adhesive fixation at both ends. There have been studies from the perspective of structural safety evaluation taking this into account, but none that have analyzed mechanical property taking an prolonged length into account. In this study, 2-parameter Weibull distribution statistical analysis was used to standardize reliable mechanical property for actual length, taking into account the composite's brittle fracture of ceramic material with wide fracture strength dispersion. Related experimental data were obtained by performing uniaxial tensile tests at specific temperatures below cryogenic condition considering LNG environment. As a result, the mechanical strength increased about 1.5 times compared to -20℃ at -70℃ and initial non-linear behavior of fiber stretched was suppressed. As the temperature decreased until the cryogenic, the mechanical strength continued to increase due to cold brittleness. The suggested mechanical property in this study would be employed to secure reliable analysis support material property when assessing the safety of secondary barrier's structures.

• Journal of the KSME
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• v.16 no.4
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• pp.41-48
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• 1976

재료의 피로문제에 대해서는 꽤 오래 전부터 많은 연구가 이루어져왔고, 피로의 현상파악에서부 터 피로이론의 구명, 나아가서는 실제문제로서의 피로설계, 피로수명예측 등에 기여한 업적은 아 주 크다 하겠다. 그러나 종래의 피로문제연구의 방향이, S-N 곡선에서 얻어지는 피로한계강도 (더 정확한 표현으론 피로파괴한계강동)에 바탕을 두고, 정력확적인 설계관례인 안전계수의 도입 을 빌려, 피로강도를 실용화할려는 선에서 이루어져 왔다고 보겠다. 재료의 피로한계강도란, 그 정의로 미루어, 다분히 정적으로는 극한강도 또는 피로강도의 개념에 견주어 질 수 있는 공칭응 력으로써 탄성학적으로 해석될 수도 없고, 다만 탄역성이론의 개념을 바탕으로 근사해석례만이 허용되고 있을 뿐이다. 재료에는 소위 평활재이건 절결재이건 간에 또 검출여부에 관계없이, 내외 부에 대소각종의 결함이나 역학적 불연속부가 잠재해있음은 이미 공지의 사실이며, 이들 결합, 불 연속부등이 외하중하에서 응분의 응력집중원이 되어 재료를 전반적인 파괴로 몰고 갈 수 있다 함 도, 또한 이러한 역학적거동이 피로파괴에 까지 확장해석될 수 있을 것이란 것도 이미 잘 알려져 있는 터이라 하겠다. 재료내외부의 제결합을 응력집중이 극대인 crack로 대체해서 외하중하에서 의 응력장거동을 해석한 선형탄성파괴역학(LEFM)은, 바로 이러한 실제재료의 강도설계에 보다 큰 정확성을 부여한 방법론적 학문이라 하겠고, 나아가서는 재료의 파괴기구를 파헤치는데 진일 보적인 역학적인 수법이라 하겠다. 취성파괴, 연성파괴에 바탕을 둔 파괴역학(LEFM)을 피로파괴 에 적용시키는 데는 상당한 문제점들을 수반할 것임은 충분히 인지되나, 제한된 경계조건하에서 의 적용 예는 종래의 어떤 방법에 의한 것 보다도 피로강도설계, 안전사용 피로수명예측 등에 획기적인 진전을 보여주고 있다. 파괴역학은 crack 재의 강도학이고, 더 구체적으로 음력학대계수 (stress intensity factor) K 또는 이와 연연되는 parameter 인 strain energy release rate(G), crack-tip plactic zone size r$_{p}$,.rho., crack-tip opening displacement .phi., strain intensity 등을 쓰는 재료강도학이기 때문에, 이 수법을 피로파괴에 적용시킴은, 종래의 공칭응력으로 피로 문제를 다루던 방법과는 판이하다 하겠다. 본고에선 파괴역학의 관점에서 피로구열의 안정성장을 논하고, 과거 10여년간의 피로 crack문제에 대한 연구방법, 실험방법 등을 소개하는 방향으로 고 를 진행시켜 나가겠다.

• Proceedings of the Materials Research Society of Korea Conference
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• 2011.10a
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• pp.40.2-40.2
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• 2011

초경합금은 경도가 높은 재료를 말하며 일반적으로는 탄화텅스텐(WC)계 재료를 말한다. 국내 현재 초경합금 동향은 반도체 산업, 내마모성 공구, 절삭공구, 금형 등 많은 분야에 사용되어지고 있다. 또한 최근 들어 FSW (Friction Stir Welding, FSW)기술이 발전함에 따라 접합기술개발이 다양화되면서 FSW Tool의 고성능의 초경 재료가 요구되어지며 장수명의 Tool개발이 되어야 한다. 국내에서는 초경 합금 재료로 사용되어지고 있는 텅스텐 카바이드(WC)와 코발트(Co)를 이용하여 많은 연구가 진행되었다. 본 실험에서는 텅스텐 카바이드와 코발트 및 몰르브덴 카바이드를 혼합하여 소결체를 제조하였다. 실험에 사용된 텅스텐 카바이드는 높은 경도를 가지고 강한 취성을 나타내며, 소결에 어려운 단점이 있다. 이러한 단점을 코발트와 몰리브덴 카바이드를 첨가하여 소결온도를 낮춰주는 역할과 액상 소결시 텅스텐카바이드 입자사이에 침투하여 액상소결에 의한 치밀화가 가능하게 해주며 인성이 향상되어 고인성 재료를 만들 수 있었다. 본 실험에서는 합성과 치밀화가 동시에 진행되는 SPS (Spark Plasma Sintering:SPS) 장비를 이용하여 실험을 진행하였다. 이 방법은 방전플라즈마 소결 공법으로, 기존의 연소법과 열간 가압기술(Hot-press, HIP)을 결합한 방식으로 단 시간, 단일공정으로 치밀한 소결체를 얻을 수 있는 장점이 있다. 본 연구에서는 $WC-5Mo_2C$-5wt%Co 소결체 제조를 위해 원소 분말을 Horizontal ball milling 혼합하였다. 균일하게 혼합된 분말을 흑연다이에 충진하여 펄스전류와 기계적 압력을 동시에 가하여 $WC-5Mo_2C-5Co$ 복합재료를 제조하고 소결체의 밀도, 순도, 상변태, 미세조직 등을 분석 및 평가하였다. SPS공정 조건은 고진공하에서 $1,200^{\circ}C$-60MPa, 펄스비 12:1 조건으로 수행하였으며, 얻어진 $WC-5Mo_2C-5Co$ 소결체의 상대 밀도는 98%이상 이였다. 또한, 결정립 크기는 약 400 nm였으며, 경도는 $2,453kg/mm^2$를 나타내었다.

• Journal of the Korean Society for Precision Engineering
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• v.6 no.4
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• pp.11-20
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• 1989

마이크로 일렉트로닉스(Microelectronics)를 중심으로 하는 산업혁명이 진행되고 있는 시점에서 전자, 광학 또는 신소재 부품에 대한 형상과 치수 또는 표면거칠기에 대한 정확도와 정밀도가 엄격하게 요구되고 있다. 예를 들어 경취 재료인 반도체의 웨이화( w-afer), 수정진동자 자기헷트, 비구면렌즈 또는 연질 금속의 레이저빔(Laser Beam) 프린터 용 포리곤 밀러(Polygon Mirror), 자기디스크, 복사기용 드럼(drum), 레저기기용 반사밀러 등 가공정밀도를 향상시키기 위해서는 과거의 가공기술을 대치할 수 있는 새로운 초정밀가공 기술의 도입이 활발하게 진행되고 있다. 경취성 재료의 초정밀가공은 지금까지는 랩핑(lappi- ng), 폴리싱(polishing)의 가공기술이 주체였으나, 최근의 엄격한 부품정밀도에 대응하기 위하여 전가공을 초정밀 연삭가공으로 평면도,표면거칠기, 가공변질층을 향상시키고 다듬질 가공은 폴리싱으로 하여 표면거칠기를 향상시켜야 하는 가공기술이 보급되고 있다. 일반연질 금속의 다듬질가공은 유리지립을 이용하는 랩핑이나 폴리싱으로 다듬질 가공을 진행하고 있었 으나 형상정도와 표면정밀도를 동시에 얻는다는 것이 어렵고 또 가공시간이 너무 길어서 매우 고가인 것이 되고 말았다. 그러나 유리에서 연질금속으로 재료를 전환시키고 저가격화, 양산 화의 요구, 정밀도 향상과 부품의 안정화 등등 여러 이유로서 다아아몬드(Diamond) 공구로 mirror surface 를 만드는 초정밀 경면연삭 가공기술(precision turning with diamond)의 발달 로 이제는 완전히 새로운 가공기술로 대치되고 말았다. 다이아몬드에 의한 초정밀절삭은 공구 끝이 매우 예리하고 마모가 매우 적은 단결정 다이아몬드를 이용하고 절삭가공 기계는 운동정도 를 피가공물에 정확히 전사 시키는 방법이며 따라서 가공기계는 고도의 운동정밀도가 요구되며 그외에 강성, 진동, 열변이, 제어면에서 엄격한 검도가 있어야 한다.

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers
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• v.17 no.6
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• pp.1486-1496
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• 1993

The diamond wheel with superabrasive is required for mirror-like surface grinding of brittle materials. But the conventional dressing mothod can not apply to the diamond wheel with superabrasive. Recently electrolytic dressing method was developed for cast-iron bonded diamond wheel with superabrasive. This technique can take replace of lapping and polishing. Using the electrolytic dressing, the surface roughness of workpiece was improved largely and grinding force was very low and the continuity of the grinding force was also very improved. In this study, the purpose is the realization of mirror-like surface grinding of ferrite with electrolytic dressing of metal bonded diamond wheel. For application of ultraprecision grinding for brittle material, superabrasive wheel, air spindle and inprocess electrolytic dressing were used. In addition, the effects of pick current and pulse width on ground surface were investigated, and the suitable dressing conditions for ferrite were found out.

• Journal of Energy Engineering
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• v.26 no.4
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• pp.1-6
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• 2017

This study evaluated hydrogen effect of metal and non-metallic materials used in the hydrogen blended natural gas vehicle. Hydrogen penetrated concentration of 34Cr-Mo steel(850MPa tensile strength) for winter driving conditions was measured 0.0018ppm and summer driving conditions was 5.3ppm. The critical hydrogen concentration of high strength metal used in this study was measured 1.03ppm by CLT. Therefore, 34CrMo steel cas cause problems in the 30% HCNG(25MPa) environment. In case of the test for non-metallic materials, all materials met the criteria of the gas resistance test, but Fluorocarbon Rubber material had a significant change in the volume. So if it is used, extra care is needed.

• Korean Journal of Materials Research
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• v.24 no.1
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• pp.13-18
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• 2014

In order to clarify the effect of Nb addition on the ductile-brittle transition property of sintered TiC, TiC-10 mol% Nb composites were researched using a three-point bending test at temperatures from room temperature to 2020 K, and the fracture surface was observed by scanning electron microscopy. It was found that the Nb addition decreases the ductile-brittle transition temperature of sintered TiC by 300 K and increases the ductility. The room temperature bending strength was maintained at up to 1800 K, but drastically dropped at higher temperatures in pure TiC. The strength increased moderately to a value of 320MPa at 1600 K in TiC-10 mol% Nb composites, which is 40% of the room temperature strength. Pores were observed in both the grains and the grain boundaries. It can be seen that, as Nb was added, the size of the grain decreased. The ductile-brittle transition temperature in TiC-10 mol% Nb composites was determined to be 1550 K. Above 1970 K, yieldpoint behavior was observed. When the grain boundary and cleavage strengths exceed the yield strength, plastic deformation is observed at about the same stress level in bending as in compression. The effect of Nb addition is discussed from the viewpoint of ability for plastic deformation.

• Composites Research
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• v.35 no.4
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• pp.261-268
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• 2022

Ultra-high temperature ceramics (UHTC) such as ZrB₂, ZrC, HfB₂, HfC and TaC have been recently investigated for the application to hyper-sonic systems such as nose-cone, rocket nozzle and leading edge. In this paper, the recent research results about UHTC have been reviewed. Domestic and international research results about UHTC mainly during the last 5 years were briefly summarized. Also, the results of C³HARME project, which was one of the Horizon 2020 program in EU, to get over the problems of UHTC such as brittleness through the fabrication of ultra-high temperature ceramic matrix composites (UHTCMC) were briefly introduced.

• Transactions of Materials Processing
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• v.32 no.5
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• pp.287-293
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• 2023

This study aims to develop a computational framework based on the finite element method for modeling the hydrogen embrittlement in martensitic steel. The hydrogen embrittlement is a well-known phenomenon, in which the hydrogen penetrates into the surface, flows through the microstructure and finally leads to pre-mature fracture under external or internal stresses. The current numerical model takes into account the effect of hydrogen on the plasticity and failure behavior of martensitic steel under various stress states. This allows for the construction of a failure criterion that accounts for conventional stress states and hydrogen concentration. The developed model is capable of simulating hydrogen diffusion through the lattice based on the distribution of hydrostatic stress. Additionally, it can calculate the hydrogen concentration in trapped sites, such as dislocations, using a local equilibrium assumption, often referred to as Oriani's equilibrium. The developed model parameters are identified through the tensile tests with and without hydrogen environment, and the performance of model can be validated by analyzing fractured automotive part in the hydrogen environment.

• Journal of the Korea institute for structural maintenance and inspection
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• v.13 no.2 s.54
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• pp.206-214
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• 2009

Due to its outstanding feature, FRP is used widely for the material of strengthening in USA and Japan recently, and there have been active researches in korea as well. This study evaluates the behavior and ductility of each structure experiment using EBR and NSMR strengthening method with different AFRP types and strengthening area. There was the biggest increase in the load when the strengthening area is expanded showing a brittle aspect, and eventually the immature failure occurred. With regard to the methods, it is found that the NSMR method is more effective to strengthen the structure, and the uneven surface causes ductile failure.