• Proceedings of the Korean Nuclear Society Conference
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• 1996.05c
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• pp.259-264
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• 1996

상용 Zircaloy-4보다 성능이 우수한 고연소도용 Zr 신합금을 개발하는 것을 목표로 외국에서 개발중인 12종의 신합금 피복관에 대한 특성평가, 부식기구 규명 연구, 국내에서 제조된 Zr 신합금의 특성평가를 실시하였다. 외국 피복관의 부식특성 평가로 부터 Sn을 0.6-1.0 wt.% 첨가하고 Nb을 0.4 wt.% 첨가하는 것이 내식성 관점에서 바람직함을 알 수 있었다. 여러 가지 LiOH용액에서의 부식기구 연구를 통해 수소화물이 부식가속의 원인임을 알 수 있었으며 수소화물 형성을 억제하는데는 Nb첨가가 효과적인 것으로 나타났다. 이와 같은 연구결과를 토대로 신합금의 개발방안을 수립하였으며 예비적으로 합금을 설계. 제조하여 특성시험을 실시한 결과, Zr-Sn-Nb-FeCr 합금이 우수한 내식성을 보이며 Fe, Mo는 강도 증가 효과가 큰 것으로 나타났다. 이러한 연구결과를 종합적으로 평가하여 신합금을 설계하고 노외성능 평가를 통해서 신합금을 선정한후, 단계적으로 하나로를 이용한 노내성능 평가를 실시할 예정이다.

• Proceedings of the Korean Institute of Surface Engineering Conference
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• 2015.11a
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• pp.213-214
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• 2015

용융 합금의 표면 장력은 도금, 용접등 금속 제조 공정중 큰 영향을 미치는 재료의 물성 중 하나이다. 표면 장력의 측정을 위해 다양한 방법이 개발 되었으며 많은 합금계에 대해 표면 장력값이 온도와 조성의 변화에 대해 알려져 있다. 그럼에도 불구하고 실험 측정의 어려움, 실용적인 다원계 합금에서의 표면 장력 측정치의 부족으로 인해 전술한 금속 제조 공정에서 나타나는 현상에 대한 해석에 사용하기에 아직 해결해야 할 부분들이 많이 있다. 본 연구에서는 표면 장력이 합금의 Gibbs free energy의 한 부분으로 기술되는 열역학 원리 및 표면 장력이 Gibbs energy 수식 내 표면적에 대응하는 포텐셜 함수로 얻을수 있다는 Pajarre등의 제안에 근거하여 용융합금의 표면 장력을 계산하는 방법을 제시한다. 다양한 열역학 성질과 상태도를 계산하기 위해 개발된 열역학 소프트웨어 및 데이터베이스를 활용하여 2원계-다원계 용융 합금의 표면장력을 계산하고 이를 알려진 실험 자료와 비교하였다. 철강 제품의 표면 도금에 사용되는 용융 아연 합금의 표면 장력을 전술한 방법을 통해 예측하고 그 결과를 토의한다.

• Proceedings of the Korean Nuclear Society Conference
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• 1995.05a
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• pp.759-764
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• 1995

여러 가지 Zr합금의 부식거동을 LiOH, NaOH, KOH, RbOH, CsOH 용액조건에서 autoclave를 이용하여 조사하였다. 용액내의 알칼리 농도는 0.3mmol 4.3mmol 31.5mmo1를 선택하였는데, 이는 Li의 경우에 2.2ppm 30ppm, 220ppm에 해당되는 농도이다. Zr합금은 ZrSn-TRM(천이원소)과 ZrSnNb-TRM(천이원소)의 두 종류의 합금을 사용하였다. 알칼리 분위기에서 Zr함금의 부식을 지배하는 이온은 양이 온인 것으로 밝혀졌으며, 양이온의 반경이 Zr합금의 천이전 영역에서의 부식을 지배하는 것으로 나타났다. Nb첨가 합금은 Zircaloy형 합금보다 내식성이 떨어진다. LiOH가 부식을 가장 가속시키는 알칼리로 밝혀졌으며 CsOH나 KOH는 거의 Zr합금의 부식을 가속시키지 않는다. 따라서 CsOH나 KOH는 PWR에 적응 가능한 대체 알칼리로서 가능성을 보였다.

• Proceedings of the Korean Nuclear Society Conference
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• 1995.05a
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• pp.753-758
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• 1995

중수로 압력관용 Zr신합금을 개발하기 위하여 Batch 1(63종), Batch 2(33종), 및 Batch 3(33종)의 지르코늄합금을 설계, 제조하여 이들 합금에 대한 특성평가를 실시하였다. 설계합금은 고진공 전자빔 용해(Electron Beam Remelting), 단조(95$0^{\circ}C$), $\beta$열처리, 중간열처리, 냉간압연 및 진공열처리의 일관된 제조공정을 거쳐서 판상으로 제조되었다. 설계합금의 특성평가로 성분분석, 인장시험, 부식시험, 충격에너지시험 및 미세조직분석이 수행되었으며, Batchl-Batch3의 120여종의 지르코늄합금에 대한 특성을 종합적으로 평가하여 내부식성 및 고강도 특성의 7종 지르코늄합금을 선정하였다.

• Korean Journal of Materials Research
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• v.6 no.6
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• pp.585-588
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• 1996

여러 가지 Zr합금에서 생성되는 석출물의 특성을 규명하기 위하여 시편을 $600^{\circ}C$에서 1시간 동안 열처리 한후 EDX가 부착된 TEM을 이용하여 석출물에 관한 연구를 수행하였다. Zr1.4Sn0.2Fe0.1Cr 합금에서는 두 종류의 석출물이 생성되는데 하나는 석출물의 대부분을 차지하는 HCP 구조으 Zr(Cr, Fe)2 석출물로서 이는 둥근 형태를 유지하며 결정립내나 결정립계에 관계없이 널리 분산되어 분포된다. 다른 하나의 석출물은 극히 일부에서만 관찰되는 Zr2(Fe, Si)성분의 석출물로서 이는 tetragonal 구조를 갖는다. Zr0.5Nb0.6Fe0.3V 합금에서는 tetragonal (Zr, Nb)2(Fe, V) 석출물이 형성되며, Nb이 1.0 wt.% 첨가된 Zr1.0Nb0.6Fe0.3V 합금에서는 HCP 구조의 (Zr, Nb)(Fe, V)2 석출물과 BCC 구조인 $\beta$-Zr이 생성된다. Zr1.0Nb0.6Fe0.3V합금을 제외하고는 대부분의 합금에서 석출물은 약 1.0$\mu\textrm{m}$의 크기를 나타냈다. 합금 조성이 다를 경우에 석출물 크기와 35$0^{\circ}C$ 부식 특성과는 부식 특성과는 연관성이 없는 것로 나타났다.

• Electrical & Electronic Materials
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• v.8 no.6
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• pp.715-720
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• 1995

기계적 합금화법에 의한 비정질화 과정을 Ni-Ta계 및 Cu-Ta계에 대하여 조사하였다. Ni-Ta합금계는 혼합엔탈피가 음이나, Cu-Ta계는 혼합엔탈피가 양인 열역학적으로 대조적인 합금계이다. 볼밀 중 발생하는 원자구조 변화를 중성자회절법을 이용하여 관찰하였다. 두 합금게에 있어서 기계적 합금화에 의한 비정질상이 생성되었다. 비정질 Cu-Ta합금의 local원자구조를 혼합엔탈피가 크게 음인 Ni-Ta계의 결과와 비교하였다. 그 결과, 대조적 특성을 가진 두 합금계임에도 불구하고 원자크기가 작은 Ni 및 Cu가 bcc Ta의 결정격자 속으로 우선적으로 침입함으로써 비정질화가 진행됨을 알 수 있었다.

• Korean Journal of Materials Research
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• v.8 no.4
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• pp.362-367
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• 1998

Mg-6Zn-2Cu 및 Mg-6Zn-1.5Si(wt%)합금의 미세조직 및 석출거동을 조사하였다. 합금은 $4 x 10^{-4}$ 의 진공분위기에서 제조하였고 용체화처리는 $435^{\circ}C$에서 8시간 행하였다. Mg-6Zn합금에 1.5wt.%Si를 첨가한 합금에서는 입계 및 입내에 $10\mu\textrm{m}$-2$\mu\textrm{m}$크기의 구형의 $MgZn_{2}$와 $Mg_{2}$Si상이 존재한다. 시효경화거동은 용체화처리된 Mg-6Zn-2Cu 및 Mg-6Zn-1.5Si합금에서 조사되었다. 결정립 미세화에 의한 경도증가효과는 Mg-6Zn-2Cu합금계에서 크게 나타났으나, 시효에 의한 경도증가효과는 Mg-Zn-Si합금계에서 크게 나타났다. 시효처리 후 생성된 석출상들은 투과전자현미경 분석결과 Mg-6Zn-2Cu합금에서는$ Mg_{2}$$Zn_{3}$이었고 Mg-6Zn-1.5Si 합금에서는 $Mg_{2}$$Zn_{11}$ /이었다.

• Proceedings of the Korean Nuclear Society Conference
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• 1996.11b
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• pp.481-486
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• 1996

원자력 발전소의 증기 발생기 전열관으로 사용되는 합금 600MA는 미세 구조에 관계없이 가성 용액에서 입계 균열이 발생한다. 본 연구에서는 합금 600 2종과 합금 690 2종의 이음매없는 관 및 진공 용해한 합금 690M 2종의 MA 및 TT재에 대한 부식 조건의 변화에 응력 부식 균열 특성을 일정연신율법(CERT) 및 C-ring법으로 평가하였다. 가성 응력 부식 균열 저항성에 미치는 TT처리의 효과는 용액 조건에 관계없이 TT처리를 행하게 되면 응력 부식 균열에 대한 저항성이 증가하는 것으로 나타났으며, 분극 저항성과는 직접적인 관계가 나타나지 않고 다른 미세 조직 등에 의한 영향을 더 크게 받고 있는 것으로 판단된다. 가성 용액에서의 응력 부식 균열 저항성에 미치는 SO$_4$$^{=}$ 이온의 첨가 효과는 TT처리의 유무에 관계없이 응력 부식 균열 저항성을 크게 감소시키고 있다. 한편 합금 690의 가성 응력부식 균열 저항성에 미치는 Mo의 효과는 Mo이 첨가될수록 응력 부식 균열 저항성이 증가하는 것으로 나타났다.

• Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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• 2007.06a
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• pp.18-18
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• 2007

지난 수년 동안 Sn-3.0Ag-0.5Cu 합금은 전자산업의 표준 무연솔더 조성으로 전자제품의 제작에 사용되어져 왔으며, 그 신뢰성도 충분히 검증되어 대표적인 무연 솔더 조성으로의 입지를 굳혀왔다. 그러나 전자제품의 mobile화에 따른 내충격 신뢰성에 대한 요구와 최근의 급격한 Ag 가격의 상승은 Ag 함량의 축소에 의한 원가절감을 요청하게 되었으며, 이에 따라 소량의 Ag를 함유하는 솔더 조성 개발에 대한 연구가 산업 현장을 중심으로 절실히 요청되고 있다. Sn-Ag-Cu의 3원계 함긍에서 Ag는 합금의 융점을 낮추고, 강도와 같은 합금의 기계적 특성을 증가시키는 한편, 모재에 대한 합금의 젖음성을 향상시키는데 필수적인 원소로 인식되고 있다. 따라서 Sn-Ag-Cu의 3원계 함금에서 Ag의 함량을 감소시키게 되면, 합금액 액상선 온도와 고상선 온도가 벌어져 pasty range(또는 mush zone)가 증가하게 되고, wettability도 감소하게 되어 솔더 합금으로서의 요구 특성을 많이 상실하게 된다. 또한 Ag 함량을 감소시키게 되면 합금의 elongation이 향상되면서 내 impact 수명이 향상되는 효과를 볼 수 있으나, 합금의 creep 특성 및 기계적인 강도는 감소하면서 열싸이클링 수명은 감소하는 경향을 나타내게 된다. 따라서 솔더 합금의 내 impact 수명과 열싸이클링 수명을 동시에 만족시키지 위해서는 Ag 함량을 최적화하기 위한 고려가 필요하며, 합금원소에 대한 연구가 요청된다고 하겠다. 한편 Ag의 함량을 3wt.% 이상으로 첨가할 경우에도 비교적 느린 응고 속도에서는 조대한 판상의 $Ag_3Sn$ 상을 형성하는 경향이 있어 외관 물량을 야기 시킬 가능성이 매우 커지는 현상도 보고되고 있다. 따라서 Ag의 첨가량을 최적화 하면서 솔더 재료로서의 특성을 계속적으로 유지하기 위해서는 제 4 원소의 함유가 필수적이라고 할 수 있다. 본 연구에서는 Sn-Ag-Cu계에 첨부하는 제 4원소로서 In을 선택하였다. 비록 In은 Ag보다 고가이기 때문에 산업적인 적용을 위한 솔더 합금 원소로는 거의 각광받지 못했으나, 본 연구의 결과로는 In은 매우 소량 첨가할 경우에도 Sn-Ag-Cu계 합금, 특히 소량의 Ag를 함유하는 Sn-Ag-Cu계 합금의 wettabilty와 기계적 특성 향상에 매우 효과적임을 알 수 있었다. 결론적으로 본 연구를 통해 구현된 Sn-Ag-Cu-In계 최적 솔더 조성의 경우 Sn-3.0Ag-0.5Cu의 표준 조성에 비하여 약 18%의 원자재 가격 절감을 도모할 수 있을 것으로 예상되는 한편. Sn-3.0Ag-0.5Cu에 유사하거나 우수한 wettability 특성을 나타내었고. Sn-1.0Ag-0.5Cu 또는 Sn-l.2Ag-0.5Cu-0.05Ni 조성보다는 월등히 우수한 wettability 특성을 나타내었다. 더구나 Sn-Ag-Cu-In계 최적 솔더 조성은 합금의 강도 저하는 최소화 시키면서 합금의 elongation은 극적으로 향상시켜 합금의 toughness 값이 매우 우수한 특성을 가짐을 알 수 있었다. 이렇게 우수한 toughness 값은 솔더 조인트의 대표적 신뢰성 요구 특성인 열싸이클링 수명과 내 impact 수명을 동시에 향상시킬 수 있을 것으로 예상된다. 요컨대 본 연구를 통해 구현된 Sn-Ag-Cu-In계 솔더 조성은 최적 솔더 조성에서 요구되는 4가지 인자, 즉, 저렴한 원재료 가격, 우수한 wettability 특성, 합금 자체의 높은 toughness, 안정하고 낮은 성장 속도의 계면 반응층 생성을 모두 만족시키는 특징을 가짐으로서 기존 무연솔더 조성의 새로운 대안으로 자리 잡을 것으로 기대된다.

• Journal of the Korean Society for Nondestructive Testing
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• v.20 no.5
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• pp.438-444
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• 2000

The prediction of mechanical properties for WC-Co alloys by evaluation of coercive force and magnetic saturation were studied in relation to their microstructure. The WC-8%Co alloys were prepared using different WC particle size, carbon content and various sintering temperature by PM process. The magnetic properties such as coercive force and magnetic saturation of sintered WC-Co alloys were critically dependent upon their final composition and microstructure. Slight changes of carbon contents and small variation of WC grain size result in marked changes of magnetic properties, hardness and transverse rupture strength of sintered WC-Co alloys. It was found that the coercive force and hardness were increased by fine WC grain size of sinterd alloys, and the coercive force was proportional to hardness. With decreasing total carbon content below the stoichiometric value in WC-8%Co alloys the volume fraction of $\eta$ phase increased steadily, while the magnetic saturation and transverse rupture strength decreased. The magnetic saturation was inversely proportional to the coercive force of WC-Co alloys.