• 한국분말재료학회지
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• 제30권3호
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• pp.255-261
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• 2023

Aluminum alloys are widely utilized in diverse industries, such as automobiles, aerospace, and architecture, owing to their high specific strength and resistance to oxidation. However, to meet the increasing demands of the industry, it is necessary to design new aluminum alloys with excellent properties. Thus, a new method is required to efficiently test additively manufactured aluminum alloys with various compositions within a short period during the alloy design process. In this study, a combinatory approach using a direct energy deposition system for metal 3D printing process with a dual feeder was employed. Two types of aluminum alloy powders, namely Al6061 and Al-12Cu, were utilized for the combinatory test conducted through 3D printing. Twelve types of Al-Si-Cu-Mg alloys were manufactured during this combinatory test, and the relationship between their microstructures and properties was investigated.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2012년도 제42회 동계 정기 학술대회 초록집
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• pp.256-256
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• 2012

Cu가 기존 배선물질인 Al을 대체함에 따라 resistance-capacitance delay와 electromigration (EM) 등의 문제들이 어느 정도 해결되었다. 그러나 지속적인 배선 폭의 감소로 배선의 저항 증가, EM 현상 강화 그리고 stability 악화 등의 문제가 지속적으로 야기되고 있다. 이를 해결하기 위한 방법으로 Cu alloy seed layer를 이용한 barrier 자가형성 공정에 대한 연구를 진행하였다. 이 공정은 Cu 합금을 seed layer로 사용하여 도금을 한 후 열처리를 통해 $SiO_2$와의 계면에서 barrier를 자가 형성시키는 공정이다. 이 공정은 매우 균일하고 얇은 barrier를 형성할 수 있고 별도의 barrier와 glue layer를 형성하지 않아 seed layer를 위한 공간을 추가로 확보할 수 있는 장점을 가지고 있다. 또한, via bottom에 barrier가 형성되지 않아 배선 전체 저항을 급격히 낮출 수 있다. 합금 물질로는 초기 Al이나 Mg에 대한 연구가 진행되었으나, 낮은 oxide formation energy로 인해 SiO2에 과도한 손상을 주는 문제점이 제기되었다. 최근 Mn을 합금 물질로 사용한 안정적인 barrier 형성 공정이 보고 되고 있다. 하지만, barrier 형성을 하기 위해 300도 이상의 열처리 온도가 필요하고 열처리 시간 또한 긴 단점이 있다. 본 실험에서는 co-sputtering system을 사용하여 Cu-V 합금을 형성하였고, barrier를 자가 형성을 위해 300도에서 500도까지 열처리 온도를 변화시키며 1시간 동안 열처리를 실시하였다. Cu-V 공정 조건 확립을 위해 AFM, XRD, 4-point probe system을 이용하여 표면 거칠기, 결정성과 비저항을 평가하였다. Cu-V 박막 내 V의 함량은 V target의 plasma power density를 변화시켜 조절 하였으며 XPS를 통해 분석하였다. 열처리 후 시편의 단면을 TEM으로 분석하여 Cu-V 박막과 $SiO_2$ 사이에 interlayer가 형성된 것을 확인 하였으며 EDS를 이용한 element mapping을 통해 Cu-V 내 V의 거동과 interlayer의 성분을 확인하였다. PVD Cu-V 박막은 기판 온도에 큰 영향을 받았고, 200도 이상에서는 Cu의 높은 표면에너지에 의한 agglomeration 현상으로 거친 표면을 가지는 박막이 형성되었다. 7.61 at.%의 V함량을 가지는 Cu-V 박막을 300도에서 1시간 열처리 한 결과 4.5 nm의 V based oxide interlayer가 형성된 것을 확인하였다. 열처리에 의해 Cu-V 박막 내 V은 $SiO_2$와의 계면과 박막 표면으로 확산하며 oxide를 형성했으며 Cu-V 박막 내 V 함량은 줄어들었다. 300, 400, 500도에서 열처리 한 결과 동일 조성과 열처리 온도에서 Cu-Mn에 의해 형성된 interlayer의 두께 보다 두껍게 성장했다. 이는 V의 oxide formation energy가 Mn 보다 작으므로 SiO2와의 계면에서 산화막 형성이 쉽기 때문으로 판단된다. 또한, $V^{+5}$이온 반경이 $Mn^{+2}$이온 반경보다 작아 oxide 내부에서 확산이 용이하며 oxide 박막 내에 여기되는 전기장이 더 큰 산화수를 가지는 V의 경우 더 크기 때문으로 판단된다.

• 한국주조공학회지
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• 제39권3호
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• pp.33-43
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• 2019

In this study, the effects of Zn additions on the mechanical properties of Al-Si-Mg-Cu alloys were investigated by increasing the amount of Zn up to 8wt.%. As the Zn content was increased up to 6 wt.%, the yield strength and elongation changed linearly without any significant changes in the size and shape of the main reinforcement phase. However, it was confirmed by SEM observation that the Mg-Zn phase formed between the reinforcement phases when the amount of Zn added exceeded 7wt.%. A Mg-Zn intermetallic compound formed between the $Mg_2Si$ phase, becoming a crack initiation point under stress. Thus, the formation of the Mg-Zn phase may cause a sharp decrease in the elongation when Zn at levels exceeding 7 wt.%. It was also found that the matrix became more brittle with increasing the Zn content. From these results, it can be concluded that the formation of the Mg-Zn intermetallic compound and the brittle characteristics of the matrix are the main causes of the remarkable changes in the mechanical properties of this alloy system

• 대한기계학회논문집A
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• 제27권10호
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• pp.1686-1694
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• 2003

The foam-filled tube beams can be used for the front rail and firewall structures to absorb impact energy during frontal or side collision of vehicles. In the case of side collision where bending is involved in the crushing mechanism, the foam filler would be effective in maintaining progressive crushing of the thin-walled structures so that much impact energy could be absorbed. In this study, bending behaviors of the closed-cell-aluminum-alloy-foam-filled stainless steel tube were investigated. The various foam-filled specimens including piecewise fillers were prepared and tested. The aluminum-alloy-foam filling offered the significant increase of bending resistance. Their suppression of the inward fold formation at the compression flange as well as the multiple propagating folds led to the increase of load carrying capacity of specimens. Moreover, the piecewise foams would provide the easier way to fill the thin-walled shell structures without the drawback of strength.

• 열처리공학회지
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• 제10권1호
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• pp.20-29
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• 1997

Pure copper is widely used for base material for electrical and electronic parts because of its good electrical conductivity. However, it has such a low strength that various alloying elements are added to copper to increase its strength. Nevertheless, alloying elements which exist as solid solution elements in copper matrix severely reduce the electrical conductivity. The reduction of electrical conductivity can be minimized and the strengthening can be maximized by TMT(Thermo-Mechanical Treatment) in copper alloys. In this research, the effects of TMT on mechanical and electrical properties of Cu-Ni-Al-Si-P, Cu-Ni-Al-Si-P-Zr and Cu-Ni-Si-P-Ti alloys aged at various temperatures were investigated. The Cu alloy with Ti showed the hardness of Hv 225, electrical conductivity of 59.8%IACS, tensile strength of 572MPa and elongation of 6.4%.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2011년도 제40회 동계학술대회 초록집
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• pp.189-190
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• 2011

Cu가 기존 배선물질인 Al을 대체함에 따라 resistance-capacitance (RC) delay나 electromigration (EM) 등의 문제들이 어느 정도 해결되었다. 그러나 지속적인 배선 폭의 감소로 배선의 저항 증가, EM 현상 강화 그리고 stability 악화 등의 문제가 지속적으로 야기되고 있다. 이를 해결하기 위한 방법으로 Cu alloy seed layer를 이용한 barrier 자가형성 공정에 대한 연구를 진행하였다. 이 공정은 Cu 합금을 seed layer로 사용하여 도금을 한 후 열처리를 통해 SiO2와의 계면에서 barrier를 자가 형성시키는 공정이다. 이 공정은 매우 균일하고 얇은 barrier를 형성할 수 있고 별도의 barrier와 glue layer를 형성하지 않아 seed layer를 위한 공간을 추가로 확보할 수 있는 장점을 가지고 있다. 또한, via bottom에 barrier가 형성되지 않아 배선 전체 저항을 급격히 낮출 수 있다. 합금 물질로는 초기 Al이나 Mg에 대한 연구가 진행되었으나, 낮은 oxide formation energy로 인해 SiO2에 과도한 손상을 주는 문제점이 제기되었다. 최근 Mn을 합금 물질로 사용한 안정적인 barrier 형성 공정이 보고 되고 있다. 하지만, barrier 형성을 하기 위해 300도 이상의 열처리 온도가 필요하고 열처리 시간 또한 긴 단점이 있다. 본 실험에서는 co-sputtering system을 사용하여 Cu-V 합금을 형성하였고, barrier를 자가 형성을 위해 300도에서 500도까지 열처리 온도를 변화시키며 1시간 동안 열처리를 실시하였다. Cu-V 공정 조건 확립을 위해 AFM, XRD, 4-point probe system을 이용하여 표면 거칠기, 결정성과 비저항을 평가하였다. Cu-V 박막 내 V의 함량은 V target의 plasma power density를 변화시켜 조절 하였으며 XPS를 통해 분석하였다. 열처리 후 시편의 단면을 TEM으로 분석하여 Cu-V 박막과 SiO2 사이에 interlayer가 형성된 것을 확인 하였으며 EDS를 이용한 element mapping을 통해 Cu-V 내 V의 거동과 interlayer의 성분을 확인하였다. PVD Cu-V 박막은 기판 온도에 큰 영향을 받았고, 200 도 이상에서는 Cu의 높은 표면에너지에 의한 agglomeration 현상으로 거친 표면을 가지는 박막이 형성되었다. 7.61 at.%의 V함량을 가지는 Cu-V 박막을 300도에서 1시간 열처리 한 결과 4.5 nm의 V based oxide interlayer가 형성된 것을 확인하였다. 열처리에 의해 Cu-V 박막 내 V은 SiO2와의 계면과 박막 표면으로 확산하며 oxide를 형성했으며 Cu-V 박막 내 V 함량은 줄어들었다. 300, 400, 500도에서 열처리 한 결과 동일 조성과 열처리 온도에서 Cu-Mn에 의해 형성된 interlayer의 두께 보다 두껍게 성장 했다. 이는 V의 oxide formation nergyrk Mn 보다 작으므로 SiO2와의 계면에서 산화막 형성이 쉽기 때문으로 판단된다. 또한, V+5 이온 반경이 Mn+2 이온 반경보다 작아 oxide 내부에서 확산이 용이하며 oxide 박막 내에 여기되는 전기장이 더 큰 산화수를 가지는 V의 경우 더 크기 때문으로 판단된다.

• 대한금속재료학회지
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• 제50권7호
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• pp.531-538
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• 2012

In this study, we evaluated the fluidity of the Al-Zn based alloys which exhibit excellent mechanical properties. We conducted computer simulations of fluid flow using the results of DSC, DTA analysis and Java-based Materials Properties software (J. Mat. Pro). Such computer simulations were then compared with the results obtained from experimental observations. The computer simulation results and the experimental results were very similar in fluidity length. It was found that the fluidity length of Al-Zn alloys is improved by increasing the Zn content while decreasing the solidus temperature of an alloy. In addition, we elucidate the effect of Zn addition on variations in different mechanical properties and the microstructure characteristics of (Al-xZn3Cu0.4Si0.3Fe) x=20, 30, 40, and 45 wt% alloys fabricated by gravity casting.

• 한국표면공학회:학술대회논문집
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• 한국표면공학회 2015년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.155-156
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• 2015

최근 자동차 및 항공기의 경량화 관련하여 알루미늄 합금의 필요성이 높아지고 있으나, 자동차재료에 쓰이는 알리미늄 합금의 경우 높은 이온화 경향 때문에 Fe, Cu, Pb 등과 접촉하면 쉽게 부식되는 단점이 있다. 본 연구에서는 기존의 Magsimal-59 샘플과 본 연구에서 개발한 고용질, 저용질 Duplex 알루미늄 합금과의 내식성을 분극 및 갈바닉을 통해 확인하고, 균질화처리를 통해 내식성을 개선한다.

• 한국소성가공학회:학술대회논문집
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• 한국소성가공학회 2009년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.64-67
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• 2009

Vibrational micro-forming of pyramidal shape patterns was conducted for an Al superplastic alloy, Al 5083 and a Zr-based bulk metallic glass, $Zr_{62}Cu_{17}Ni_{13}Al_8$. A vibrational micro-forming system was specially designed for generating vibrational load by combining a PZT actuator with a signal generator. Single crystal Si micro dies with wet-etched pyramidal patterns were used as master dies for vibrational micro-forming. The micro-formed pattern height was increasing with increasing the frequency of the vibrational load. In particular, the vibrationally-microformed pattern height was similar or even higher than the statically-microformed pattern height when the load frequency exceeded about 125 kHz. It was also observed that the crystal grains affect the surface quality of the microformed pattern and the distribution of the pattern height in the die cavity array.

• 한국자기학회:학술대회 개요집
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• 한국자기학회 2003년도 somma/kms meeting
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• pp.334-334
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• 2003