• Composites Research
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• 제16권3호
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• pp.75-84
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• 2003

본 연구의 목적은 가압주조법에 의해 제조된 Saffil/Al, Saffil/$\textrm{Al}_2\textrm{O}_3$/Al, Saffil/SiC/Al 과 같은 혼합금속 복합재료의 마모 물성을 조사하고자 하는 것이다. 마모 시험은 건조와 윤활상태 하에서 pin-on-disk 형태의 마모 시험기로 수행되었다. 세가지 금속복합재료의 마모 물성시험에서 Saffil섬유, $\textrm{Al}_2\textrm{O}_3$입자, SiC입자의 효과들을 조사하였다. 마모 메커니즘은 복합재료의 마모된 표면들을 관찰하여 분석하였다. 마모과정 동안 마찰계수(COF)의 변화는 컴퓨터에서 자동적으로 기록되었으며, 건조 조건에서 Saffi1/SiC/Al은 고온과 높은 하중 하에서 가장 좋은 마모 저항을 보여주었다. 한편 Saffil/ Al과 Saffi1/$\textrm{Al}_2\textrm{O}_3$/Al의 마모 저항은 비슷한 결과를 보였다. 건조조건에서 적당한 하중과 상온에서 지배적인 마모 메커니즘은 연삭 마모이며, 하중이나 온도가 증가함에 따라 응착마모로 변화되며, 고온에서는 융착마모를 나타내었다. 건조 상태에서 세가지 복합재료를 비교시 액체 파라핀에 의한 윤활시험시 마모 특성이 가장 좋은 결과를 나타내었다. 윤활조건에서는 Saffil/Al복합재료가 가장 좋은 마모 저항성을 보였으며, 이 경우 마찰계수도 가장 작게 나타났다. 윤활 조건에서 금속복합재료의 주요 마모 메커니즘은 microploughing 이었으나, microcracking 역시 다른 정도에서는 미소 균열도 발생한다.

• Composites Research
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• 제22권5호
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• pp.15-23
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• 2009

가압주조법으로 제조한 $Al_2O_3$ 섬유와 SiC 입자 혼합 보강 금속복합재료(MMCs)의 상온과 고온에서 윤활마모특성을 조사하였다. 마모시험은 거리와 온도의 변화에 따라 속도를 고정시켜 25Kgf의 하중하에서 수행하였으며 MMCs의 시험편은 가압의 수평(PR)방향과 수직(N)방향에서 채취하였다. 혼합비의 영향을 관찰한 결과 상온에서는 20%섬유만 보강한 PR방향 MMCs의 마모거동은 N방향 보다 우수한 결과를 보였으나, 혼합보강 MMCs는 반대로 나타내었다. 고온($100^{\circ}C$)에는 모든 MMCs에서 PR방향의 마모거동이 N 방향보다 우수한 결과를 보인 것은 보강재와 마찰면간 윤활필름이 강호작용에 기인한 것으로 밝혀졌다. $150^{\circ}C$에서는 혼합 MMCs의 마모거동은 온도영향으로 PR이 N 보다 우수한 결과를 보였다.

• 대한기계학회:학술대회논문집
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• 대한기계학회 2003년도 춘계학술대회
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• pp.61-66
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• 2003

In this paper, the effect of binder additive on the fracture toughness was metal matrix composite produced by squeeze casting method. In this study using the matrix is AC4CH and reinforcement used Aluminum borate whisker. Each MMC was produced by add inanimate binder ($SiO_2,\;Al2O_3,\;TiO_2$) to whiskers for increase the binding together of whiskers. Fracture toughness test were carry out in accordance with the ASTM E-399 standard test method, W=25mm, b=12.5mm CT(half size) specimen. However Base metal AC4CH was not meet the qualification of $P_m/P_Q<1.1$, so that test were performed $J_{IC}$ test. $K_{J_{IC}}$ value was measuring by $J_{IC}$ value change into $K_{IC}$. $J_{IC}$ test was carry out in accordance with the ASTM 1820.

• 한국복합재료학회:학술대회논문집
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• 한국복합재료학회 2002년도 추계학술발표대회 논문집
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• pp.139-142
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• 2002

This study presents a mathematical model predicting the stress-strain behavior of fiber reinforced (FMMCs) and fiber/particle reinforced metal matrix composites (F/P MMCs). MMCs were fabricated by squeeze casting method using Al2O3 short fiber and particle as reinforcement, and A356 aluminum alloy as matrix. The fiber/particle ratios of F/P MMCs were 2:1, 1:1, 1:2 with the total reinforcement volume fraction of 20 vol.%, and the FMMCs were reinforced with 10 vol,%, 15 vol. %, 20 vol. % of fibers. Tensile tests were conducted and compared with predictions which were derived using laminate analogy theory and multi-failure model of reinforcements. Results show that the tensile strength of FMMCs with 10 vol.% of fiber was well matched with prediction, and as the fiber volume increases, predictions become larger than experimental results. The difference between the prediction and experiment is considered to be a result of matrix allowance of fiber damage in tensile loading. As the fiber volume fraction in FMMCs increases, the fiber damage increases and so that the tensile strength is reduced. The strength of F/P MMCs approaches more closely to the prediction than FMMCs reinforced with 20 vol.% of fibers because F/P MMCs contains small quantity of fibers and thus has a positive effect in fiber strengthening.

• 한국정밀공학회지
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• 제19권2호
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• pp.114-125
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• 2002

As semi-solid forging (SSF) is compared with conventional easting such as gravity die-easting and squeeze casting, the product without inner defects can be obtained from semi-solid forming and globular microstructure as well. Generally speaking. SSF consists of reheating, forging, ejecting precesses. In the reheating process, the materials are heated up to the temperature between the solidus and liquidus line at which the materials exists in the form of liquid-solid mixture. The process variables such as reheating time, reheating temperature, reheating holding time, and induction heating power have much effect on the quality of the reheated billets. It is difficult to consider all the variables at the same time when predicting the quality. In this paper, Taguchi method, regression analysis and neural network were applied to analyze the relationship between processing conditions and solid fraction. A356 alloy was used for the present study, and the learning data were extracted by the reheating experiments. Results by neural network were on good agreement with those by experiment. Polynominal regression analysis was formulated by using the test data from neural network. Optimum processing condition was calculated to minimize the grain size, solid fraction standard deviation, otherwise, to maximize the specimen temperature average. In this time, discussion is liven about reheating process of row material and results are presented with regard to accurate process variables for proper solid fraction, specimen temperature and grain size.

• Composites Research
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• 제23권2호
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• pp.10-16
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• 2010

가압주조법으로 제조된 알루미나 섬유와 SiC 입자 혼합금속복합재료의 마찰특성을 조사하였다. 핀 형태의 마모 시험편은 전체 부피비 20%에 섬유와 입자의 서로 다른 비를 갖고 있다. 혼합금속복합재료의 윤활마모시험은 핀과 디스크 타입의 마모시험기를 사용하여 수행되었는데, 상온과 고온 $100^{\circ}C$와 $150^{\circ}C$.에서의 건식마찰특성을 각각 수행하였다. 마모면의 미시분석은 주사전자현미경(SEM)으로 조사하여 마찰특성과 마모거동을 분석하였다. 시험 결과 마모저항은 상온에서는 섬유와 같은 방향인 (PR) 방향에서는 SiC입자의 증가에 따라 향상되었다. 고온에서는 섬유와 수직한 방향(N)의 마모특성은 PR방향의 섬유가 마모면으로 전체적으로 쉽게 뽑히기 때문에 PR방향의 금속보합재료의 마모특성보다 우수하였다. 한편 마찰계수는 온도증가에 따라 감소하였다.

• Composites Research
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• 제12권1호
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• pp.68-75
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• 1999

본 연구에서는 저속 충격에서 충격 속도에 따른 금속복합재료의 동적 거동을 연구하였다. 시험에 사용된 재료는 모재로 AC8A와 보강재로 알루미나($Al_2O_3$)와 탄소를 사용하였으며 용탕 주조법을 이용하여 금속복합재료를 제조하였다. 금속복합재료에는 15%의 부피분율을 가진 알루미나 예비성형체와 알루미나와 탄소를 각각 12%와 3% 사용한 혼합 에비성형체가 사용되었다. 제조된 금속복합재료는 인장 시험과 진동 시험을 통해 인장 강도와 탄성계수를 구하였으며, 저주파 여파기(low pass filter)와 계장화 충격 시험기를 이용하여 충격 속도에 따른 금속복합재료의 충격 거동을 연구하였다. 저주파 여파기를 이용함으로써 충격 속도에 관계없이 안정적인 실험치를 확보할 수 있었다. 충격 속도의 증가에 따라 모재와 금속복합재료의 충격에너지는 증가하였으나, 동적인성치는 일정한 값을 보였다. 충격 속도가 증가할수록 충격에너지 중 균열전파에너지의 향상이 두드러졌으며, 재료의 변형량이 증가하였다. 충격에너지 중 균열개시에너지와 동적파괴인성치의 관계를 설명하기 위하여 변형율 에너지와 노치에서의 응력 분포를 이용하여 간단한 모델을 제시하였으며, 이로부터 균열개시에너지는 동적 파괴 인성치의 자승에 비례하고 탄성계수에 반비례하는 것을 보였다.

• 비파괴검사학회지
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• 제16권4호
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• pp.225-233
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• 1997

초음파법을 이용한 금속 복합재료의 비파괴 평가 방법을 확립하기 위하여 용탕단조법으로서 SiC/AC8A 합금계 금속 복합재료를 제조하였다. 이때 입자의 크기가 기계적 특성과 초음파 특성에 미치는 영향을 검토하기 위하여 강화 입자의 크기를 4.86, 8.09, $11.44{\mu}m$로 서로 다른 세 종류로 달리하였으며, 또한 강화입자 함유량이 초음파 특성에 미치는 영향을 검토하기 위하여 각 강화 입자의 크기에 대하여 강화 입자 함유율을 14, 22.5, 27.5, 35%의 네 종류로 시료를 준비하였다. 이와 같은 시료에 대하여 기계적 성질중에서 가장 기본이 되는 탄성계수에 대하여 초음파 음속법을 이용하여 그 유효성 및 측정 정도에 대하여 검토를 하였으며 초음파 음속, 감쇠 특성을 이용한 금속 복합재료의 미세조직 평가 방법에 대하여서도 검토하였다. 그 결과, 초음파 음속법에 의한 탄성계수 측정은 기계적 시험에 의한 변형률 측정법과 같은 측정 정도를 나타낼 수 있을 정도로 유효할 뿐만 아니라 초음파 음속, 감쇠 특성을 이용하면 금속 복합재료의 조직 인자중 특히 강화 섬유의 크기 및 함유율을 비파괴적으로 정도 높게 평가할 수 있다는 것을 알았다.

• 한국주조공학회지
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• 제22권1호
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• pp.42-48
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• 2002

Effects of coating treatment of metallic Cu, Ni-P film on $SiC_p$, for $SiC_p$/iron aluminide composites were studied. Porous hybrid preforms were fabricated by reactive sintering after mixing the coated $SiC_p$, Fe and Al powders. Then the final composites were manufactured by squeeze casting after pouring AC4C Al alloy melts in preforms. The change of reactive temperature, density, microstructure of the preforms and microstructure of the composites were investigated. The exprimental results were summarized as follows. The thickness of Cu and Ni-P metallic layer formed on $SiC_p$ by electroless plating method were about $0.5{\mu}m$ and coated uniformly. There was no remakable change in the ignition temperature with variation of the mixing ratio of Fe and Al powder while in the case of coated $SiC_p$ it was lower about $20^{\circ}C$ than in the non-coated $SiC_p$. The maximum reaction temperature increased with increasing Al contents, but decreased with increasing $SiC_p$ contents. Expansion ratio of preform after reactive sintering increased with amount of Cu coated $SiC_p$. In the case of Fe-70at.%Al, the expansion ratio was about 7% up to 8wt.% of $SiC_p$, addition but further addition of $SiC_p$, increased the ratio significantly. And in the case of Fe-50 and 60at.%Al, it was about 20% up to 16wt.% of $SiC_p$ addition and about 28% in 24wt.% of $SiC_p$, addition. The microstructures of compounds showed that the grains became finer as amount of $SiC_p$, and mixing ratio of iron powder increased and the shape of compounds was changed gradually from irregular to spheroidal.

• Composites Research
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• 제16권1호
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• pp.1-12
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• 2003

본 연구는 보강재의 부피분율이 49%, 56%, 63%첨가된 패키징용 SiC/Al복합재료를 가압주조법을 통해 개발하였다. SiC/Al복합재료는 0.8%의 무기성형제와 $Al_2$O$_3$섬유가 SiC입자에 비해 부피비 1:10의 비율로 첨가되었으며 새로이 고안된 몰드에서 제조되었다. 제조된 SiC/Al복합재료에 대해 30-300 구간에서 열팽창 계수를 측정하고, FEM수치해석과 비교하여 온도에 따른 특성을 분석하였다. 실험결과 SiC/Al복한재료의 열팽창계수는 혼합법칙, Turner모델의 중간값을 가졌으며 상온에서는 Turner모델에 가깝다가 온도가 높아질수록 혼합법칙에 가까와졌다. 이러한 특성은 모재의 소성변형 및 잔류응력에 의한 것으로 본 연구에서 제안한 모재와 보강재 사이에 작용하는 평균응력 차이로부터 분석이 된다. 해석결파 모재의 소성변형이 시작되는 온도에서 SiC/Al복합재료의 열팽창계수가 급격히 증가하였으며, 가공 잔류응력은 이러한 소성변형의 시작온도를 고온으로 이동시킴으로써 열팽창계수에 영향을 끼침을 밝혔다. 이러한 일련의 연구를 통해 온도에 따른 열팽창 특성은 복수입자모델에 의한 2차인 해석을 통해 성공적으로 분석됨을 보였다.