Silicon carbides with self-reinforced microstructure which hore a small grain matrix and dispersed large grains with rod-like type were prepared by the liquid-phase sintering and the control of starting phases of raw materials. The specimens with self-reinforced microstructure could be obtained from the compacts with mixed compositions of $\alpha$-SiC and 10-50 % $\beta$-SiC powders and by the pressureless sintering at 185$0^{\circ}C$ for 5h. Large grains with rod or plate-like types were 4H-SiC and small grains with equi-axed type were 6H-SiC. Fracture grains with rod or plate-like types were 4h-SiC and small grains with equi-axed type were 6H-SiC. Fracture toughness of specimens with self-reinforced microstructure was increased by the crack deflection and formation of microcracking due to the existence of rod-like large grains during crack propagation.
Seo Yun-seok;Koh Jin-Hyun;Kim Nam-Hoon;Oh Se-Yong;Choo Kee-Nam
Journal of Welding and Joining
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v.22
no.5
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pp.38-45
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2004
The present study is to investigate the effect of heat input on the microstructure, tensile properties and toughness of single-pass submerged arc bead-in-groove welds produced on SA508 class 3 steels. The heat input was varied in the range of 1.6, 3.2 and 5.0 kJ/mm. The toughness of weld metals was evaluated by using subsize Charpy V-notch specimens in the temperature range of -19$0^{\circ}C$ to 2$0^{\circ}C$. The weld microstructure and fractography were observed by optical and scanning electron microscopies, respectively. With increasing heat inputs, tensile strength and hardness of weld metals were decreased while elongation was increased. The poor notch toughness at 1.6 kJ/mm was attributed to the formation of ferrite with aligned second phase and banitic microstructure with high yield strength while that at 5.0 kJ/mm was due to the presence of grain boundary and polygonal ferrites. The microstructure of the intermediate energy input welds consisted of a high proportion of acicular ferrite with limited polygonal ferrites, which provide improved notch toughness.
An, Hyun-Jun;Jeon, Ae-Jeong;Hong, Jae-Keun;Jeong, Bo-Young;Lee, Jong-Sub;Kang, Chung-Yun
Journal of Welding and Joining
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v.30
no.2
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pp.70-75
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2012
In this study, effect of nitrogen volume in the shielding gas of Ar-$N_2$ mixing gas on the bead shape, hardness and microstructure of GTA welds of 3mm thick Commercial Pure Ti was investigated. As the nitrogen volume increased, the welding current for full penetration was reduced and hardness in the fusion zone significantly increased compared with that of the base metal, but there is no difference in the hardness of HAZ. Microstructure in the fusion zone with pure Ar gas changed from equiaxed alpha of the base metal to serrated alpha. On the other hand, microstructure using Ar-$N_2$ mixing gas changed to acicular alpha. With the increasing of nitrogen content, the amount of acicular alpha increased and the size of that was fine.
This paper investigates the effect of prolonged high temperature exposure on concentric laminated $Al_2O_3-ZrO_2$ composites. An ultrafine scale microstructure with a cellular 7 layer concentric lamination with unidirectional alignment was fabricated by a multi-pass extrusion method. Each laminate in the microstructure was $2-3{\mu}m$ thick. An alternate lamina was composed of 75%$Al_2O_3$-(25%m-$ZrO_2$) and t-$ZrO_2$ ceramics. The composite was sintered at $1500^{\circ}C$ and subjected to $1450^{\circ}C$ temperature for 24 hours to 72 hours. We investigated the effect of long time high temperature exposure on the generation of residual stress and grain growth and their effect on the overall stability of the composites. The residual stress development and its subsequent effect on the microstructure with the edge cracking behavior mechanism were investigated. The residual stress in the concentric laminated microstructure causes extensive micro cracks in the t-$ZrO_2$ layer, despite the very thin laminate thickness. The material properties like Vickers hardness and fracture toughness were measured and evaluated along with the microstructure of the composites with prolonged high temperature exposure.
Transactions on Electrical and Electronic Materials
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v.15
no.4
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pp.213-216
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2014
The microstructure and varistor properties of ZPCCAE ($ZnO-Pr_6O_{11}-CoO-Cr_2O_3-Al_2O_3-Er_2O_3$) ceramics were investigated with different erbium amounts. Analysis of the microstructure indicated that the ceramics consisted of ZnO grains as a bulk phase, and intergranular layers (mixture of $Pr_6O_{11}$ and $Er_2O_3$) as a minor secondary phase. With the increase of the doped erbium amount, the densities of sintered pellets increased from 5.63 to $5.82g/cm^3$, and the average grain size decreased from 9.0 to $5.7{\mu}m$. The increase of the doped erbium amount increased the breakdown field from 2,649 to 5,074 V/cm, and the nonlinear coefficient from 27.6 to 39.1. It was found that in the range of 0.25 to 0.5 mol%, the doped erbium had little effect on the microstructure and electrical properties.
Phosphorus is an element that plays many important roles in powder metallurgy as an alloy element. The purpose of this study is to investigate the influence of phosphorus addition on the microstructures and mechanical properties of sintered low-alloy steel. The sintered low-alloy steels Fe-0.6%C-3.89%Ni-1.95%Cu-1.40%Mo-xP (x=0, 0.05, 0.10, 0.15, 0.20%) were manufactured by compacting at 700 MPa, sintering in H2-N2 at 1260 ℃, rapid cooling, and low-temperature tempering in Ar at 160 ℃. The microstructure, pore, density, hardness, and transverse rupture strength (TRS) of the sintered low-alloy steels were evaluated. The hardness increased as the phosphorus content increased, whereas the density and TRS showed maximum values when the content of P was 0.05%. Based on microstructure observation, the phase of the microstructure changed from bainite to martensite as the content of phosphorus is increased. Hence, the most appropriate addition of phosphorus in this study was 0.05%.
Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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2001.07a
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pp.972-975
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2001
The effect of Cr$_2$O$_3$(0 to 0.5 wt%) doping on the microstructure and electrical properties of ternary Pb(Zr,Ti)O$_3$-Pb(Ni,Nb)O$_3$piezoelectric ceramic has been investigated. Abnormal grain growth (grain size 3.3 to 11.2 $\mu$m) and densification are found. Minor additives of $\leq$0.1 wt% improve the mechanical coupling factor, but with more additives of $\geq$0.2 wt% electrical properties deteriorate. Thus, these phenomna can be ascribed mainly to anomalous developed microstructure. The large grains were composed of a core region that is free of Cr and a surrounding shell region rich in Cr. The interfaces between the core and the shell were composed of misfit dislocations. The mechanical properties of the specimens were strongly influenced by this microstructural change. The microstrutural and compositonal evolution of the specimens containing different amounts of Cr$_2$O$_3$were monitored. Electrical properties were measured and related to the variations in the microstructure.
Kim, W.;Lee, H.H.;Seo, S.J.;Lee, J.K.;Yoon, T.S.;Kim, H.S.
Transactions of Materials Processing
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v.27
no.4
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pp.222-226
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2018
Severe plastic deformation (SPD) is a promising method for drastically enhancing the mechanical properties of the materials by grain refinement of metallic materials. However, inhomogeneous deformation during the SPD process results in the inhomogeneous microstructure of the SPD-processed material. We manufactured cylindrical copper specimens of 42 mm in diameter with ultrafine grains (UFG) using an equal channel angular pressing (ECAP) to figure out the relationship between homogeneous microstructure and the number of the processing passes. Two specimens, which are ECAP-processed 4 times (4pass) and 6 times (6pass) each with Route Bc, are prepared for comparison of mechanical properties and microstructure. The results show that the mechanical properties of the two specimens (4pass and 6pass) are similar. Moreover, both the specimens show highly enhanced mechanical properties. The 4pass specimen, however, shows inhomogeneity in hardness distribution, while the 6pass specimen shows a homogeneous distribution. Microstructure analysis reveals that the 4pass specimen has an inhomogeneous microstructure with incompletely refined grain structure. This inhomogeneity of the 4pass specimen could be explained by the circumferential rotation during ECAP process.
Proceedings of the Korean Society for Technology of Plasticity Conference
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2004.05a
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pp.174-177
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2004
The nickel-based alloy Nimonic 80A possesses strength, and corrosion, creep and oxidation resistance at high temperature. These products are used for aerospace, marine engineering and power generation, etc. The control of forging parameters such as strain, strain rate, temperature and holding time is important because the microstructure change in hot working affects the mechanical properties. It is necessary to understand the microstructure variation evolution. The microstructure change evolution occurs by recovery, recrystallization and grain growth phenomena. The dynamic recrystallization evolution has been studied in the temperature range $950-1250^{\circ}C$ and strain rate range $0.05-5s^{-1}$ using hot compression tests. The metadynamic recrystallization and grain growth evolution has been studied in the temperature range $950-1250^{\circ}C$ and strain rate range 0.05, $5s^{-1}$, holding time range 5, 10, 100, 600 sec using hot compression tests. Modeling equations are developed to represent the flow curve, recrystallized grain size, recrystallized fraction and grain growth phenomena by various tests. Parameters of modeling equation are expressed as a function of the Zener-Hollomon parameter. The modeling equation for grain growth is expressed as a function of initial grain size and holding time.
Journal of the Korean Crystal Growth and Crystal Technology
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v.13
no.2
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pp.68-72
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2003
In this paper, we developed a new thick photoresist fabrication technology for 3-dimensional microstructures. In general, like as AZ photoresist was coated with thin film thickness about 1 $\mu\textrm{m}$ to 30 $\mu\textrm{m}$, but photoresist like SU-8 has thickness of several tens $\mu\textrm{m}$ or more and high aspect ratio. When we fabricate a microstructure using the thick photoresist like SU-8, cracks on the SU-8 thick photoresist are appeared by stress which was caused by sudden cooling down during bake of the thick photoresist spun on wafer. Thus, it was hard to fabricate the microstructure using the thick photoresist for electroplating. In this paper, we developed a new process to produce a 3-dimensional microstructure without the crack by stress through a suitable thick photoresist coating, time control of cool down and time control of PEB (Post Expose Bake).
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[게시일 2004년 10월 1일]
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