• 한국분말재료학회지
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• 제26권2호
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• pp.138-145
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• 2019

In this study, Al-Si-Mg alloys are additively manufactured using a selective laser melting (SLM) process from AlSi10Mg powders prepared from a gas-atomization process. The processing parameters such as laser scan speed and laser power are investigated for 3D printing of Al-Si-Mg alloys. The laser scan speeds vary from 100 to 2000 mm/s at the laser power of 180 and 270 W, respectively, to achieve optimized densification of the Al-Si-Mg alloy. It is observed that the relative density of the Al-Si-Mg alloy reaches a peak value of 99% at 1600 mm/s for 180 W and at 2000 mm/s for 270W. The surface morphologies of the both Al-Si-Mg alloy samples at these conditions show significantly reduced porosities compared to those of other samples. The increase in hardness of as-built Al-Si-Mg alloy with increasing scan speed and laser power is analyzed due to high relative density. Furthermore, it was found that cooling conditions after the heat-treatment for homogenization results in the change of dispersion status of Si phases in the Al-Si matrix but also affects tensile behaviors of Al-Si-Mg alloys. These results indicate that combination between SLM processing parameters and post-heat treatment should be considered a key factor to achieve optimized Al-Si alloy performance.

• 한국표면공학회:학술대회논문집
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• 한국표면공학회 2016년도 추계학술대회 논문집
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• pp.104-104
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• 2016

음극아크증착과 스퍼터링을 동시에 사용한 하이브리드 공정으로 제조된 TiAlSiN 코팅층의 물성을 평가하였다. TiAlSiN 코팅층은 음극아크 소스에 Ti-Al 타겟을 장착하고 스퍼터링 소스에는 Si 타겟을 장착하여 아르곤과 질소 가스의 혼합가스 분위기에서 스테인리스(SUS304)와 초경(cemented carbide; WC-15wt.%Co) 기판 위에 제조되었다. 음극아크 소스에 인가되는 전류는 고정하고 스퍼터링 소스에 인가되는 전력을 조절하여 TiAlSiN 코팅층의 Si 함량을 제어하였다. TiAlSiN 코팅층의 Si 함량이 증가하면 코팅층의 구조가 주상정에서 비정질 구조로 변화한다. 이는 Si 함량이 증가하면 코팅층에 형성되는 알갱이 구조의 크기가 줄어들기 때문이다. X-선 회절 결과와 Scherrer's equation을 이용하여 Si 함량에 따른 알갱이 구조의 크기를 계산하면 Si이 없는 코팅층은 약 14 nm의 크기를 보이며 8 at.% 이상의 함량에서 약 2.5 nm로 포화된다. TiAlSiN 코팅층의 경도를 Si 함량에 따라 측정하면 Si 함량이 증가하면 경도도 증가하는 경향을 보이며 약 9 at.%의 Si 함량에서 3200 Hv로 최대가 되고 이후에는 감소한다. TiAlSiN이 코팅된 스테인리스 시편을 대기에서 열처리하고 시편 무게증가를 측정하여 코팅층의 내열성을 평가하였다. Si 함량이 증가하면 내열성도 향상되는데 14.4 at.%의 Si 함량에서 $700^{\circ}C$까지 무게 증가가 없으며 $900^{\circ}C$까지 0.43 mg의 증가를 보인다. 본 실험을 통해서 얻어진 TiAlSiN 코팅층은 비교적 높은 경도와 내열성을 확보하여 절상공구 보호막 코팅 소재 등으로 활용이 가능할 것으로 판단된다.

• 한국진공학회지
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• 제8권1호
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• pp.31-35
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• 1999

본 연구에서는 반도체 소자에서 일렉트로마이그레이션에 기인하는 Al-1%Si 박막배선의 길이 변화에 따른 수명시간 의존도를 조사하였다. 사용된 Al-1%Si 박막배선은 표준 사진식각 공정(standard photolithography process)을 사용하여 제작된 직선형 패턴이다. 직선형 패턴은 100에서 1600 $mu extrm{m}$ 범위의 길이 변화를 갖도록 제작하였다. Ti underlayer가 없는 시편보다 Ti underlayer가 있는 시편에서 Al-1%Si 박막배선의 수명시간이 더 길게 나타났다. Ti underlayer를 갖는 시편에서 electromigration에 대한 저항성을 향상시키는 것으로 사료되어진다. Al-1%Si 박막배선의 길이에 의존하는 수명시간은 800$\mu\textrm{m}$ 이하에서 포화되는 경향을 나타내었다.

• 한국표면공학회:학술대회논문집
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• 한국표면공학회 2018년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.97.2-97.2
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• 2018

This study formed a hard TiAlSiWN coating layer using Ti, Al, Si and W raw powders that were mechanically alloyed and refined. The TiAlSi and TiAlSiW coating targets were fabricated using a single PCAS process in a short time with the optimal sintering conditions. The coating targets were deposited on the WC substrate by forming coating layers using TiAlSiN and TiAlSiWN nitride nano-composite structures with an AIP process. The properties of the nitride nano-composite coating layers were compared according to the addition of W. The microstructure of the nitride nano-composite coating layer was analyzed, focusing on the distribution of the crystalline phases, amorphous phases ($Si_3N_4$), and growth orientation of the columnar crystal depending on the addition of W. The mechanical properties of the coating layers were exhibited a hardness of approximately $3,000kg/mm^2$ and adhesion of about 117.77N in the TiAlSiN. In particular, the TiAlSiWN showed excellent properties with a hardness of more than $4,300kg/mm^2$ and an adhesion of about 181.47N.

• 한국분말재료학회지
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• 제6권1호
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• pp.56-61
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• 1999

The plastic deformation behaviors for powder extrusion of rapidly soildified Al-Si-Fe alloys at high temperature were investigated. During extrusion of Al-Si-Fe alloys, primary Si and intermetallic compound in matrix are broken finely. Additionally, during extrusion metastable $\delta$ phase($Al_4SiFe_2$) intermetallic compound disappears and the equilibrium $\beta$ phase($Al_5FeSi_2$) is formed. In gereral, it was diffcult to establish optimum process variables for extrusion condition through experimentation, because this was costly and time-consuming. In this paper, in order to overcome these problems, we compared the experimental results to the finite element analysis for extrusion behaviors of rapidly solidified Al-Si-Fe alloys. This ingormation is expected to assist in improving rapidly solidified Al-Si alloys extrusion operations.

• Journal of Electrochemical Science and Technology
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• 제10권1호
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• pp.82-88
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• 2019

Here, we report on nanocrystalline Si-Al-M (M = Fe, Cu, Ni, Zr) alloys for use as an anode for lithium-ion batteries, which were fabricated via a melt-spinning method. Based on the XRD and TEM analyses, it was found that the Si-Al-M alloys consist of nanocrystalline Si grains surrounded by an amorphous matrix phase. Among the Si-Al-M alloys with different metal composition, Ni-incorporated Si-Al-M alloy electrode retained the high discharge capacity of 2492 mAh/g and exhibited improved cyclability. The superior $Li^+$ storage performance of Si-Al-M alloy with Ni component is mainly responsible for the incorporated Ni, which induces the formation of ductile and conductive inactive matrix with crystalline Al phase, in addition to the grain size reduction of active Si phase.

• 한국재료학회지
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• 제33권9호
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• pp.353-359
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• 2023

This study investigated the growth behavior and characteristics of compounds formed at the interface between a liquid Al-Si-Cu alloy and solid cast iron. Through microstructural analyses, it was observed that various AlFe and AlFeSi phases are formed at the interface, and the relative proportion of each phase changes when small amounts of strontium are added to the Al alloy. The results of the microstructural analysis indicate that the primary phases of the interfacial compounds in the Al-Si-Cu base alloy are Al₈Fe₂Si and Al_4.5FeSi. However, in the Sr-added alloys, significant amounts of binary AlFe intermetallic compounds such as Al₅Fe₂ and Al₁₃Fe₄ formed, in addition to the AlFeSi phases. The inclusion of Sr has a slight diminishing effect on the rate at which the interfacial compounds layer thickens during the time the liquid Al alloy is in contact with the cast iron. The study also discusses the nano-indentation hardness and micro-hardness of the interfacial phases.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2012년도 제43회 하계 정기 학술대회 초록집
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• pp.305-305
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• 2012

빗각 증착은 입사 증기가 기판과 평행하게 입사하지 않고 기울여져 입사하는 코팅 방법으로 박막의 조직을 다양한 형태로 제어할 수 있다. 사전 연구결과에서 빗각으로 코팅된 알루미늄(Al) 박막의 경우 빗각으로 코팅되지 않은 Al 박막보다 반사율, 표면조도, 내식성이 향상되는 결과를 얻었다. 본 연구에서는 빗각 증착과 Al 박막의 Si 함유량이 반사율, 내열, 내식성에 미치는 영향을 비교 분석하였다. 마그네트론 스퍼터링으로 Al과 Al-Si 합금(Al-3 wt%Si, Al-10wt%Si)을 코팅하였다. 기판은 실리콘 웨이퍼와 염수분무시험을 위해 냉간압연강판을 사용하였으며 기판은 진공용기에 장착하기 전 알코올과 아세톤으로 초음파 세척 후 진공용기에서 글로우 방전을 이용하여 청정을 실시하였다. 기판 청정이 끝나면 기판을 $0^{\circ}$, $30^{\circ}$, $45^{\circ}$, $60^{\circ}$의 다양한 빗각으로 고정시켜 다층의 Al과 Al-Si 합금 박막을 코팅하였다. 박막의 조직을 관찰하기 위해 전자현미경을 사용하였으며 Al과 Al-Si 박막이 코팅된 냉간압연강판의 부식 특성을 평가하기 위해서 염수분무시험을 실시하였다. 박막의 치밀도 측정을 위해 Ferroxyl 시험을 실시하여 철과 Ferroxyl 용액이 반응하여 발생하는 파란 반점으로 기공도를 평가하였다. 박막의 내열성 평가를 위해서 대기 전기로를 이용하여 $450^{\circ}C$, $500^{\circ}C$에서 각각 4시간과 8시간 동안 열처리를 실시하여 시편 표면의 색상 변화를 분광광도계와 색차계로 관찰하였다. Al 박막의 Si 함량이 증가할수록 박막의 조직이 치밀해지고 내부식성이 향상되었다. Si이 10 wt% 함유된 박막은$500^{\circ}C$로 8시간 열처리한 후에도 열처리하지 않은 시편과 광택도 비교에서 변화가 크지 않았다. 빗각 $30^{\circ}$에서 코팅한 Si 함량 10 wt%인 박막이 우수한 반사율을 보였으며 염수분무시험에서 216시간이 경과한 후에 적청이 발생하여 우수한 내부식성을 보였다. 따라서 코팅층의 우수한 내부식성과 내열성, 높은 반사율은 다양한 산업분야에 적용이 가능한 우수한 표면처리 소재를 확보할 수 있을 것이라 판단된다.

• 한국세라믹학회지
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• 제30권3호
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• pp.243-249
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• 1993

Coated type Al2O3-SiC composite powders were synthesized by surface modification method. Transformation temperature to $\alpha$-Al2O3 of Al2O3 monolith was 115$0^{\circ}C$ whereas increased to 1200, 1250, 130$0^{\circ}C$ with increment of SiC content to 5, 15, 25wt%. Transformation temperature to $\alpha$-Al2O3 was lowered by $\alpha$-Al2O3 seeding. FTIR data analysis and electron micrographs showed that Al2O3 particles were effectively coated on SiC particles.

• 한국소성가공학회:학술대회논문집
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• 한국소성가공학회 2005년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.307-310
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• 2005

Ageing behavior of the Al-Mg-Si alloy was modeled for the use of optimization of Al forging product. Typical precipitates of Al-Mg-Si alloy are a wide variety of metastable phases (e.g. GP zones, $\beta',\beta'$). These rod shaped particles take a role to hinder the dislocation movement. The precipitation sequence in Al-Mg-Si alloys is quite complex and the strength of precipitate particles differs with the ageing condition. In the present study, the ageing behavior of Al-Mg-Si alloy was investigated by using an industrial grade Al 6061 alloy forged product, which was a perform for an Al impeller for turbo charger. The precipitate hardening models by Esmaeili's approach were used for the analysis of ageing behavior.