In this study, the effect of the friction stir welding (FSW) was compared with that of the gas tungsten arc welding (GTAW) on the microstructure and microhardness of Cu-Ni alloy weldment. The weldment of 10 mm thickness was fabricated by FSW and GTAW, respectively. Both weldments were compared with each other by optical microstructure, microhardness test and grain size measurement. Results of this study suggest that the microhardness decreased from the base metal (BM) to the heat affected zone (HAZ) and increased at fusion zone (FZ) of GTAW and stir zone (SZ) of FSW. the minimum Hv value of both weldment was obtained at HAZ, respectively, which represents the softening zone, whereas Hv value of FSW weldment was little higher than that of GTAW weldment. These phenomena can be explained by the grain size difference between HAZs of each weldment. Grain size was increased at the HAZ during FSW and GTAW. Because FSW is a solid-state joining process obtaining the lower heat-input generated by rotating shoulder than heat generated in the arc of GTAW.
In repaired weldment of ASTM A-470 class 8 high pressure stream turbine rotor steel, creep rupture life was studied in relation with carbide morphology. Carbides were identified using carbide extraction replica method. A retired rotor has molybdenum rich carbide $M_2C$, lndacochea vanadium rich carbide $M_4C_3$, and chromium rich carbides $M_{23}C_6$and $M_7C_3$. Weldments ruptured at ICHAZ showed that some of carbides have been transformed into spherical types of coarsened carbides at ruptured area. Those carbides were revealed as molybdenum rich $M_6C$ carbide and they provided cavitation sites due to molybdenum depletion around $(M_6C)$ carbide. However coarsened $M_6C$ and $M_{23}C_6$ carbides were observed at ruptured area in case of ruptured at CGHAZ.
Thermal fatigue life of the automobile exhaust manifold is directly affected by the restraint force according to the structure of exhaust system and bead shape of the welded joints. In the present study, the microstructural changes and precipitation behavior during thermal fatigue cycle of the 18wt% Cr ferritic stainless steel weld heat affected zone (HAZ) considering restraint stress were investigated. The simulation of weld HAZ and thermal fatigue test were carried out using a metal thermal cycle simulator under complete constraint force in the static jig. The change of the restraint stress on the weld HAZ was simulated by changing the shape of notch in the specimen considering the stress concentration factor. Thermal fatigue properties of the weld HAZ were deteriorated during cyclic heating and cooling in the temperature range of $200^{\circ}C$ to $900^{\circ}C$ due to the decrease of Nb content in solid solution and coarsening of MX type precipitates, laves phase, $M_6C$ with coarsening of grain and softening of the matrix. As the restraint stress on the specimen increased, the thermal fatigue life was decreased by dynamic precipitation and rapid coarsening of the precipitates.
Kim, Jong-Do;Lee, Su-Jin;Kang, Tae-Young;Suh, Jeong;Lee, Jae-Hoon
Journal of Welding and Joining
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제28권6호
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pp.35-39
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2010
Generally, ceramic material is very difficult to machine due to high strength and hardness. However, ceramic material can be machined at high temperature by plastic flow as metallic material due to the deterioration of the grain boundary glassy phase. Recently, a new method was developed to execute cutting process with CBN cutting tool by local heating of surface with laser. There are various parameters in LAM because it is a complex process with laser treatment and machining. During laser assisted machining, high power results in reducing of cutting force and increasing tool life, but excessive power brings oxidation of the surface. The effect of laser power, feed rate, cutting depth and etc. were investigated on the life of cutting tool. Chips were observed to find out suitable machining conditions. Chips of SSN had more flow-types than HIPSN. It means SSN is easier to machining. The life of cutting tool was increased with increasing laser power and decreasing feed rate and cutting depth.
A finite element formulation based on the CFT(Compression Field Theory) concept such as the effect of compression softening in cracked concrete, and macroscopic and rotating crack models etc. was presented for the nonlinear behaviour of structural concrete. In this category, tangential or secant material stiffnesses for cracked concrete were also defined and discussed in view of the iterative solution schemes for nonlinear equations. Considering the computational efficiency and the ability of modelling the post-ultimate behaviour as major concerns, the incremental displacement solution algorithm involving initial material stiffnesses and the relaxation procedure for fast convergence was adopted and formulated in a type of 8-noded quadrilateral isoparametric elements. The analysis program NASCOM(Nonlinear Analysis of structrual Concrete by FEM : Monotonic Loading) developed baed on the CFT constitutive relationships and the incremetal solution strategy described enables the predictions of strength and deformation capacities in a full range. crack patterns and their corresponding widths, and yield extents of reinforcement. As the verfication purpose of NASCOM, the prediction of Cervenka's panel test results including the load resistance and the deformation history was made. A limited number of predictions indicate a good correlation in a general sense.
To check technical improvement in the soundness and strength of 12% Cr steel rotor, a 25 tons of rotor with 65 tons of ingot was made in real size and was cut to pieces to take test samples, and the various mechanical tests such as impact, tensile, creep, and fatigue were carried out. The strengths are compared with those of 1% Cr-Mo-V rotor of same size. Microstructures of the samples are examined and reviewed. The results can be summarized as follows. 1) Fracture appearance transition temperatures are 80.deg. C at the center part and 60.deg. C near surface of 12% Cr rotor, and 8.deg. C near surface of 1% Cr-Mo-V rotor. 2) Comparative rapid softening occurs at higher temperatures above 600.deg. C for 12% Cr steel and 550.deg. C for 1% Cr-Mo-V steel in tension tests. 3) Fatigue crack propagation rate of 12% Cr steel is almost same as that of 1% Cr-Mo-V steel at the same corresponding surface part of the rotors. The crack growth rate of center part of 12% Cr rotor is faster than near surface part of the rotor, and the crack growth rate at the load condition of R=0.04 is slower than that of the load condition of R=0.5 for both 12% Cr steel and 1% Cr-Mo-V steel. 4) Crack growth rate of radial direction near surface of 12% Cr rotor is faster than that of transverse direction at the same part because of the difference in residual stresses. 5) Both creep and fatigue strengths of 12% Cr steel are superior to those of 1% Cr-Mo-V steel and the difference is thought the effect of climb and glide controlled creep by solid solution of alloying elements and dispersion of carbides.
To check technical improvement in the soundness and strength of 12% Cr steel rotor, a 25 tons of rotor with 65 tons of ingot was made in real size and was cut to pieces to take test samples, and the various mechanical tests such as impact, tensile, creep, and fatigue were carried out. The strengths are compared with those of 1% Cr-Mo-V rotor of same size. Microstructures of the samples are examined and reviewed. The results can be summarized as follows. 1) Fracture appearance transition temperatures are 80.deg. C at the center part and 60.deg. C near surface of 12% Cr rotor, and 8.deg. C near surface of 1% Cr-Mo-V rotor. 2) Comparative rapid softening occurs at higher temperatures above 600.deg. C for 12% Cr steel and 550.deg. C for 1% Cr-Mo-V steel in tension tests. 3) Fatigue crack propagation rate of 12% Cr steel is almost same as that of 1% Cr-Mo-V steel at the same corresponding surface part of the rotors. The crack growth rate of center part of 12% Cr rotor is faster than near surface part of the rotor, and the crack growth rate at the load condition of R=0.04 is slower than that of the load condition of R=0.5 for both 12% Cr steel and 1% Cr-Mo-V steel. 4) Crack growth rate of radial direction near surface of 12% Cr rotor is faster than that of transverse direction at the same part because of the difference in residual stresses. 5) Both creep and fatigue strengths of 12% Cr steel are superior to those of 1% Cr-Mo-V steel and the difference is thought the effect of climb and glide controlled creep by solid solution of alloying elements and dispersion of carbides.
Lee, Hyo-Sang;Philipossian Ara;Babu Suryadevara V.;Patri Udaya B.;Hong, Young-Ki;Economikos Laertis;Goldstein Michael
Transactions on Electrical and Electronic Materials
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제8권1호
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pp.5-10
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2007
Using a reference slurry, ammonium dodecyl sulfate (ADS), an anionic and environmentally friendly surfactant, was investigated as an alternative to BTA for its inhibition and lubrication characteristics. Results demonstrated that the inhibition efficiency of ADS was superior to that of BTA. Coefficient of friction (COF) was the lowest when the slurry contained ADS. This suggested that adsorbed ADS on the surface provided lubricating action thereby reducing the wear between the contacting surfaces. Temperature results were consistent with the COF and removal rate data. ADS showed the lowest temperature rise again confirming the softening effect of the adsorbed surfactant layer and less energy dissipation due to friction. Spectral analysis of shear force showed that increasing the pad-wafer sliding velocity at constant wafer pressure shifted the high frequency spectral peaks to lower frequencies while increasing the variance of the frictional force. Addition of ADS reduced the fluctuating component of the shear force and the extent of the pre-existing stick-slip phenomena caused by the kinematics of the process and collision event between pad asperities with the wafer. By contrast, in the case of BTA, there were no such observed benefits but instead undesirable effects were seen at some polishing conditions. This work underscored the importance of real-time force spectroscopy in elucidating the adsorption, lubrication and inhibition of additives in slurries in CMP.
Cocoa is a popular drink for children and contains healthy polyphenols however; a deep brown stain is left when cocoa is spilled over clothes. The main pigments in cocoa are anthocyanins that change in washing solutions with different alkalinity and metals. The removal and color changes in a cocoa stain after washing with various pH solutions and water hardness were studied. Alkalinity and the water hardness of washing solutions were important factors for the removal of cocoa stains. The removal of cocoa things in washing solutions without detergent was low (and even became negative after removal and darker) in solutions with a pH 9 and above. The cocoa stain was not removed and only the fabric color faded, although the cocoa stained cloth was washed with Korea tap water that has a pH of 7. The cocoa stain removal in detergent solutions was conspicuously higher than for only water. Even in detergent solutions, the cocoa stain removal decreased as water hardness increased. Cocoa stain removal was more effective and the color dimmest when the stained cloth was washed in a solution without the metal cations, and the bleach added with the detergent at a temperature of $40^{\circ}C$ and for longer than 20 minutes. Effective and economical equipment for tap water softening for a washing machine should be developed and used to improve cocoa stain removal.
Seo, Jun-Seok;Lee, Chang-Hee;Ryoo, Hoi-Soo;Kim, Hee-Jin
Proceedings of the KWS Conference
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대한용접접합학회 2010년도 춘계학술발표대회 초록집
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pp.18-18
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2010
최근에 건조되는 선박이나 구조물들은 점차 대형화 되어가고, 이에 사용되는 판재들은 점차 고강도 극후판재화 되어가고 있다. 극후판재의 용접성을 향상시키기 위해서는 대입열 용접이 주로 적용되고 있는 실정인데, 30 mmt 이상의 후판을 1 pass로 용접하기 위해서는 EGW(Electro-gas welding) 기법을 사용한다. 대입열 용접은 용접입열(heat input)이 매우 높아 용착금속과 열영향부의 냉각속도가 매우 느려 용접열영향부에서 특히 fusion line 근처의 열영향부는 결정립 조대화 및 취약한 미세조직을 형성함으로서 저온인성을 크게 저하시키고, 연화 현상(softening effect)을 발생시켜 강도가 저하되는 문제점이 주로 발생하였다. 하지만 이런 문제점을 해결하기 위해 대입열용접에 사용된는 강재의 미세조직을 제어하여 AlN, TiN, $TiO_2$ 등의 석출물을 이용한 용접열영향부의 저온인성을 향상시켰다. 이러한 문제점이 발생하는 대입열용접에서 저온인성 시험은 주로 fuison line + 1, 2mm에서 수행한다. 하지만 대입열 용접시 용착금속의 냉각속도도 매우 느리기 때문에 용착금속의 위치에 따라 저온 인성 특성이 다르게 나타날 수 있다. 본 연구에서는 EGW 용착금속의 위치에 따른 저온인성 특성을 평가하기 위해 EH-36N, 40mmt 판재를 사용하여 1pole EG 용접 하였다. 용착금속의 저온인성 특성을 평가하기위해 충격 시편의 노치 위치가 fusion line - 2mm와 용접부 중앙을 기준으로 4곳을 선정하여 충격시험을 수행하였다. 또한 용착금속의 경도 분포를 알아보기 위해 micro vickers hardness tester(mitutoyo UR-501)을 사용해 hardness mapping 시험을 하였다. 용착금속의 저온인성은 미세조직과, 산소량에 따라 변화 할 수 있기 때문에 용착금속 위치를 달리하여 미세조직과 산소량도 각각 분석하였다. 용착금속의 저온인성을 향상시킬 수 있는 침상형페라이트와 비금속개재물의 상관관계에 관해 검토 하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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