The purpose of this study was to process bio-active glass ceramic composite, reinforced with sapphire fibers, by hot press. Also to study the interface of the matrix and the sapphire fiber, and the mechanical properties. Glass raw materials melted in Pt crucible at 1300$^{\circ}C$ during 3.5 hours. The melt was crushed in ball mill and then crushed material, ground and sieved to $<40{\beta}{\mu}m$. Sapphire fibers cut (30mm) and aligned. Powder and fibers hot pressed. The micrographs show good bonding between the matrix and the fiber and no porosity in the glass matrix. This means ideal fracture phenomena. Glass is fractured before the fiber. This is indication of good fracture strength. EDXS showing aluminum rich phase and crystalline phase. Bright field image of the matrix showing crystalline phase. Also diffraction pattern of TEM showing the crystalline phase and more than one phase. Strength of the samples was determined by 3 point bend testing. Strength of the 10vol% sample was approximately 69MPa, while strength of the control sample is 35MPa. Conclusions through this study as follow: 1. Micrographs show no porosity in the glass matrix and the interface. 2. The interface between the fiber and the glass matrix show no gaps. 3. Fracture of the glass indicates characteristic fiber-matrix separation. 4. Presence of crystalline phase at high processing temperature. 5. Sapphire is compatible with bioactive glass.
Aluminum nitride (AlN) powder specimens are treated by high-energy bead milling and then sintered at various temperatures. Depending on the solvent and milling time, the oxygen content in the AlN powder varies significantly. When isopropyl alcohol is used, the oxygen content increases with the milling time. In contrast, hexane is very effective at suppressing the oxygen content increase in the AlN powder, although severe particle sedimentation after the milling process is observed in the AlN slurry. With an increase in the milling time, the primary particle size remains nearly constant, but the particle agglomeration is reduced. After spark plasma sintering at $1400^{\circ}C$, the second crystalline phase changes to compounds containing more $Al_2O_3$ when the AlN raw material with an increased milling time is used. When the sintering temperature is decreased from $1750^{\circ}C$ to $1400^{\circ}C$, the DC resistivity increases by approximately two orders of magnitude, which implies that controlling the sintering temperature is a very effective way to improve the DC resistivity of AlN ceramics.
Aluminum alloys are being employed in automobile parts as strive to reduce overall vehicle weight to meet demands for improved fuel economy and reduction in vehicle emissions. Al-based composites reinforced with ceramic ($Al_2O_3,\;SiC,\;TiC\;and\;B_4C$) applications in a variety of components in automotive engines, such as liners, where the tribological properties of the material are important. In this study, Al-base composites reinforced with TiC particle powders has been developed for producing plasma spray coatings. The composite plasma spray powders were prepared Al-13Si-3Mg(wt%) alloy with TiC(40, 60 and 80wt%) particles ($0.2~5{\mu}textrm{m}$) by drum type ball milling. The composite powders ($36~76{\mu}textrm{m}$) were sprayed with plasma torch. Plasma sprayed coatings were heat-treated at $500^{\circ}C$ for 3 hours. The wear resistances of the plasma sprayed coatings were found to decrease with increasing TiC content and improved with heat treatment. AlSiMg-40% TiC heat-treated coatings were showed the best wear resistance in this study.
In this paper, we described 23 cases of animal experiment with our pneumatic ventricular assist device and new durability-improvement method. The blood pump consists of blood housing, and back plate made by the injection molding of isoplast, and the diaphragm fabricated by dipping of polyurethane solution onto the aluminum mold. Its volume was 75 $m\ell$ and in-vitro test showed that maximum output was 4.5 $\ell$/min at the 100 mmHg. The adult female sheep with weight of 50 + 10 kg were employed for tile in-vivo experiments and the mean blood flow was sustained at 3.0 1/min. 4 animals survived more than 15 days and the longest survival time was 28 days. In the prior 10 cases, the major causes of death were the tearing of diaphragm at the diaphragm to blood housing junction. By the new mesh and alumina ball milling methods, the durability was enhanced, and its qualitative and quantitative improvement was proved via the in-vivo and in-vitro methods. Animal experiments demonstrated that all the physiologic parameters a ere maintained within the permissible ranges and no thrombus formation was observed through the visual and blood test. The in-vivo experiments demonstrated our pneumatic ventricular assist device to he one month's bridge to transplantation device.
YAG (Yttrium Aluminum Garnet, Y3Al5O12) has excellent plasma resistance and recently has been used as an alternative to Y2O3 as a chamber coating material in the semiconductor process. However, due to the presence of an impurity phase and difficulties in synthesis and densification, many studies on YAG are being conducted. In this study, YAG powder is synthesized by an organic-inorganic complex solution synthesis method using PVA polymer. The PVA solution is added to the sol in which the metal nitrate salts are dissolved, and the precursor is calcined into a porous and soft YAG powder. By controlling the molecular weight and the amount of PVA polymer, the effect on the particle size and particle shape of the synthesized YAG powder is evaluated. The sintering behavior of the YAG powder compact according to PVA type and grinding time is studied through an examination of its microstructure. Single phase YAG is synthesized at relatively low temperature of 1,000 ℃ and can be pulverized to sub-micron size by ball milling. In addition, sintered YAG with a relative density of about 98 % is obtained by sintering at 1,650 ℃.
Recently, it has been found that mechanical alloying (MA) facilitates the nanocomposites formation of metal-metal oxide systems through solid-state reduction during ball milling. In this work, we studied the MA effect of Fe$_{3}$O$_{4}$-M (M = Al, Ti) systems, where pure metals are used as reducing agents. It is found that composite powders in which $Al_{2}$O$_{3}$ and TiO$_{2}$ are dispersed in $\alpha$-Fe matrix with nano-sized grains are obtained by mechanical alloying of Fe$_{3}$O$_{4}$ with Al and Ti for 25 and 75 hours, respectively. It is suggested that the large negative heat associated with the chemical reduction of magnetite by aluminum is responsible for the shorter MA time for composite powder formation in Fe$_{3}$O$_{4}$-Al system. X-ray diffraction results show that the reduction of magnetite by Al and Ti if a relatively simple reaction, involving one intermediate phase of FeAl$_{2}$O$_{4}$ or Fe$_{3}$Ti$_{3}$O$_{10}$. The average grain size of $\alpha$-Fe in Fe-TiO$_{2}$ composite powders is in the range of 30 nm. From magnetic measurement, we can also obtain indirect information about the details of the solid-state reduction process during MA.
Journal of the Korean Society of Manufacturing Process Engineers
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v.20
no.12
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pp.16-23
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2021
Pin-to-disc wear testing experiments were conducted to investigate the wear characteristics of commercial oil (5W-40) with nano-diamond particles. The upper specimen was a SUJ-2 high-carbon chromium steel ball with a diameter of 4 mm, and the lower specimen was made of the Al-6061 alloy. The applied load was 5 N, and the sliding speed was 0.25 m/s. The wear tests were conducted at a sliding distance of 500 m. The friction coefficients and wear rates of the Al-6061 specimens were tested using commercial oil with different nano-diamond concentrations ranging from 0 to 0.02 wt.%. The addition of nano-diamond particles to commercial oil reduced both the wear rate and coefficient of friction of the Al-6061 alloy. The use of nano-diamond particles as a solid additive in oil lubricants was found to improve the tribological behavior of the Al-6061 alloy. For the Al-6061 alloy, the optimal concentration was found to be 0.005 wt.% in view of the friction coefficient and wear rate. Further investigation is needed to determine the optimal concentration of nano-diamond particles for various loadings, sliding speeds, oil temperatures, and sliding distances.
Eckert, Jurgen;Bartusch, Birgit;Schurack, Frank;He, Guo;Schultz, Ludwig
Journal of Powder Materials
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v.9
no.6
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pp.394-408
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2002
Nanostructured high strength metastable Al-, Mg- and Ti-based alloys containing different amorphous, quasicrystalline and nanocrystalline phases are synthesized by non-equilibrium processing techniques. Such alloys can be prepared by quenching from the melt or by powder metallurgy techniques. This paper focuses on one hand on mechanically alloyed and ball milled powders containing different volume fractions of amorphous or nano-(quasi)crystalline phases, consolidated bulk specimens and, on the other hand. on cast specimens containing different constituent phases with different length-scale. As one example. $Mg_{55}Y_{15}Cu_{30}$- based metallic glass matrix composites are produced by mechanical alloying of elemental powder mixtures containing up to 30 vol.% $Y_2O_3$ particles. The comparison with the particle-free metallic glass reveals that the nanosized second phase oxide particles do not significantly affect the glass-forming ability upon mechanical alloying despite some limited particle dissolution. A supercooled liquid region with an extension of about 50 K can be maintained in the presence of the oxides. The distinct viscosity decrease in the supercooled liquid regime allows to consolidate the powders into bulk samples by uniaxial hot pressing. The $Y_2O_3$ additions increase the mechanical strength of the composites compared to the $Mg_{55}Y_{15}Cu_{30}$ metallic glass. The second example deals with Al-Mn-Ce and Al-Cu-Fe composites with quasicrystalline particles as reinforcements, which are prepared by quenching from the melt and by powder metallurgy. $Al_{98-x}Mn_xCe_2$ (x =5,6,7) melt-spun ribbons containing a major quasicrystalline phase coexisting with an Al-matrix on a nanometer scale are pulverized by ball milling. The powders are consolidated by hot extrusion. Grain growth during consolidation causes the formation of a micrometer-scale microstructure. Mechanical alloying of $Al_{63}Cu_{25}Fe_{12}$ leads to single-phase quasicrystalline powders. which are blended with different volume fractions of pure Al-powder and hot extruded forming $Al_{100-x}$$(Al_{0.63}Cu_{0.25}Fe_{0.12})_x$ (x = 40,50,60,80) micrometer-scale composites. Compression test data reveal a high yield strength of ${\sigma}_y{\geq}$700 MPa and a ductility of ${\varepsilon}_{pl}{\geq}$5% for than the Al-Mn-Ce bulk samples. The strength level of the Al-Cu-Fe alloys is ${\sigma}_y{\leq}$550 MPa significantly lower. By the addition of different amounts of aluminum, the mechanical properties can be tuned to a wide range. Finally, a bulk metallic glass-forming Ti-Cu-Ni-Sn alloy with in situ formed composite microstructure prepared by both centrifugal and injection casting presents more than 6% plastic strain under compressive stress at room temperature. The in situ formed composite contains dendritic hcp Ti solid solution precipitates and a few $Ti_3Sn,\;{\beta}$-(Cu, Sn) grains dispersed in a glassy matrix. The composite micro- structure can avoid the development of the highly localized shear bands typical for the room temperature defor-mation of monolithic glasses. Instead, widely developed shear bands with evident protuberance are observed. resulting in significant yielding and homogeneous plastic deformation over the entire sample.
Journal of the Microelectronics and Packaging Society
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v.25
no.3
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pp.31-36
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2018
This research scrutinizes the reason of failure after pressure cooker test (PCT) for DRAM device. We use the physical inspecting tools, such as microscope, SEM and TEM, and finally find the discolor phenomenon, corrosion of Al and delamination of inter-metal dielectric (IMD) in the failed devices after PCT. Furthermore, we discover the abnormal $Al_XO_Y$ layer on Al through the careful additional measurements. To find the reason, we evaluate the effect of package ball size and pinhole in passivation layer. Unfortunately, those aren't related to the problems. We also estimate halide effect of Al. The halogens such like Cl are contained within EMC material. Those result in the slight improving of PCT characteristics but do not perfectly solve the problems. We make a hypothesis of Galvanic corrosion. We can find the residue of Ti at the edge of pad open area. We can see the improving the PCT characteristics by the time split of repair etch. The possible mechanism of the PCT failure can be deduced as such following sequence of reactions. The remained Ti reacts on the pad Al by Galvanic corrosion. The ionized Al is easily react with the $H_2O$ supplied under PCT environment, and finally transfers to the abnormal $Al_XO_Y$ layer.
Lee, Seok-min;Hwang, Do-soon;Kim, Sun Won;Kim, Yeong Kook
Journal of the Korean Society for Aeronautical & Space Sciences
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v.46
no.10
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pp.876-882
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2018
The purpose of this research is to verify the feasibility of Plastic Ball Grid Array (PBGA), one of the most popular chip packaging types for commercial electronics, under strong random vibration occurred in satellite during launch. Experiment were performed by preparing daisy chained PCB specimen, where large size PBGA were surface mounted, and the PCB was fixed to an aluminum frame which is commonly used to install the electronics parts to satellite. Then the entire sample was fixed to vibration tester. The random vibration power spectrum density employed in the tests were composed of two steps, the acceptance level of 22.7 Grms, and qualification level of 32.1 Grms with given period of time. The test results showed no solder cracks, which provided the strong structural integrity and feasibility evidences of the PBGA packaging to aerospace electronics. Numerical analyses were also performed to calculate the solder stresses and analyze their development mechanism.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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