Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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v.24
no.4
s.175
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pp.830-838
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2000
The paper addresses an application of molecular dynamics technique for fracture mechanics. Molecular dynamics simulation is an atomistic approach, while typical numerical methods such as finite element methods are macroscopic. Using the potential functions, which express the energy of a molecular system, a virtual specimen with molecules is set up and the trajectory of every molecule can be calculated by Newton's equation of motion. Several three-dimensional models with various types of cracks are considered. The stress intensity factors, the sizes of plastic zone as well as the dislocation emission are sought to be compared with the analytical solutions, which result in good agreement.
Journal of the Korean Society of Manufacturing Technology Engineers
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v.20
no.5
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pp.618-622
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2011
Specialized large-scale computational finite-element and molecular dynamic models have been used in order to understand and predict how dislocation density emission and contact stress field due to nanoindentation affect inelastic deformation evolution scales that span the molecular to the continuum level in ductile crystalline systems. Dislocation density distributions and local stress fields have been obtained for different crystalline slip-system and grain-boundary orientations. The interrelated effects of grain-boundary interfaces and orientations, dislocation density evolution and crystalline structure on indentation inelastic regions have been investigated.
Kim, Sung-Bock;Bae, Sung-Bum;Ko, Young-Ho;Kim, Dong Churl;Nam, Eun-Soo
Applied Science and Convergence Technology
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v.26
no.4
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pp.79-85
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2017
The crack-free AlGaN template has been successfully grown by using selective area growth with triangular GaN facet. The triangular GaN stripe structure was obtained by vertical growth rate enhanced mode with low growth temperature of $950^{\circ}C$ and high growth pressure of 500 torr. The lateral growth rate enhanced mode of AlGaN for crack-free and flat surface was also investigated. Low pressure of 30 torr and high V/III ratio of 4400 were favorable for lateral growth of AlGaN. It was confirmed that the $4{\mu}m$ -thick $Al_{0.2}Ga_{0.8}N$ was crack-free over entire 2-inch wafer. The dislocation density of $Al_{0.2}Ga_{0.8}N$ was as low as ${\sim}7.6{\times}10^8/cm^2$ measured by cathodoluminescence. Based on the high quality AlGaN with low dislocation density, the ultraviolet laser diode epitaxy with cladding, waveguide and GaN/AlGaN multiple quantum well (MQW) was grown by metalorganic chemical vapor deposition. The stimulated emission at 349 nm with full width at half maximum of 1.8 nm from the MQW was observed through optical pumping experiment with 193 nm KrF laser. We also have fabricated the deep ridge type ultraviolet laser diode (UV-LD) with $5{\mu}m-wide$ and $700{\mu}m-long$ cavity for electrical properties. The turn on voltage was below 5 V and the resistance was ${\sim}55{\Omega}$ at applied voltage of 10 V. The amplified spontaneous emission spectrum of UV-LD was also observed from pulsed current injection.
Two specimens of mortar containing artificial slit and Geochang granite containing the straight notch were selected to be used in this research. Source mechanism of micro-crack by radiation pattern based on dislocation the-ory was estimated by the first motion of longitudinal wave and spatial distribution between the location of transducers for monitoring acoustic emission and source coordinates determined by the application of the least square method. Result of analysis showed that the orientation of dislocation surfaces due to shear dislocation and tensile dislocation squares considerably with crack direction visually observed. The ultimate goal of this study is to provide fundamental information for source mechanism of micro-crack within materials.
Journal of the Computational Structural Engineering Institute of Korea
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v.35
no.6
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pp.325-331
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2022
Hydrogen embrittlement in metals has been a serious issue with regard to structural safety. In this study, molecular dynamics simulations revealed that the aggregation of hydrogen atoms at the crack tips suppresses the dislocation emission and thus results in cleavage fracture. A series of molecular dynamics simulations were performed considering factors such as the concentration of hydrogen atoms, loading rate, and diffusion coefficient. We investigated the conditions that minimize hydrogen embrittlement. The simulation results were consistent with the experimental results and used to quantify hydrogen embrittlement.
Proceedings of the Korea Committee for Ocean Resources and Engineering Conference
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2000.04a
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pp.51-56
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2000
Demand for new nondestructive evaluations is growing to detect tensile crack growth behavior to predict long term performance of materials and structure in aggressive environments, especially when they are in non-visible area. Acoustic emission technique is well suited to these problems and has drawn a keen interests because of its dynamic detection ability, extreme sensitivity and location of growing defects. In this study, we analysed acoustic emission signals obtained in tensile test of high strength fire resistance steel for frame structure with time frequency analysis methods. The results obtained are summaries as follows ; In the T and TN specimen consisting of ferrite and pearlite grains, most of acoustic emission events were produced near yield point, mainly due to the dislocation activities during the deformation. However, B specimen under $600^{\circ}C$ - 10min had a two peak which was attribute to the presence of martensite phase. The first peak is before yield point the second is after yield point. The sources of second acoustic emission peak were the debonding of martensite-martensite interface and the micro-cracking of brittle martensite phase. In $600^{\circ}C$-30min to $700^{\circ}C$-60min specimens, many signals were observed from area before yield point and counts were decreased after yield point.
For more than five decades, silicon has dominated the semiconductor industry that supports memory devices, ICs, photovoltaic devices, etc. Photoluminescence (PL) is an attractive silicon characterization technique because it is contactless and provides information on bulk impurities, defects, surface states, optical properties, and doping concentration. It can provide high resolution spectra, generally with the sample at low temperature and room-temperature spectra. The photoluminescence properties of silicon at low temperature are reviewed and discussed in this study. In this paper, silicon bulk PL spectra are shown in multiple peak positions at low temperature. They correspond with various impurities such as In, Al, and Be, phonon interactions, for example, acoustical phonons and optical phonons, different exciton binding energies for boron and phosphorus, dislocation related PL emission peak lines, and oxygen related thermal donor PL emissions.
The purpose of this study was to examine the influence of conditions for quenching and/or tempering on the corrosion and hydrogen diffusion behavior of ultra-strong automotive steel in terms of the localized plastic strain related to the dislocation density, and the precipitation of iron carbide. In this study, a range of analytical and experimental methods were deployed, such as field emission-scanning electron microscopy, electron back scatter diffraction, electrochemical permeation technique, slow-strain rate test (SSRT), and electrochemical polarization test. The results showed that the hydrogen diffusion parameters involving the diffusion kinetics and hydrogen solubility, obtained from the permeation experiment, could not be directly indicative of the resistance to hydrogen embrittlement (HE) occurring under the condition with low hydrogen concentration. The SSRT results showed that the partitioning process, leading to decrease in localized plastic strain and dislocation density in the sample, results in a high resistance to HE-induced by aqueous corrosion. Conversely, coarse iron carbide, precipitated during heat treatment, weakened the long-term corrosion resistance. This can also be a controlling factor for the development of ultra-strong steel with superior corrosion and HE resistance.
Joowon Suh;Sangyeob Lim;Hyung-Ha Jin;Young-Bum Chun;Suk Hoon Kang;Heung Nam Han
Journal of Powder Materials
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v.30
no.5
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pp.431-435
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2023
An irradiation hardening of Inconel 718 produced by selective laser melting (SLM) was studied based on the microstructural observation and mechanical behavior. Ion irradiation for emulating neutron irradiation has been proposed owing to advantages such as low radiation emission and short experimental periods. To prevent softening caused by the dissolution of γ' and γ" precipitates due to irradiation, only solution annealing (SA) was performed. SLM SA Inconel 718 specimen was ion irradiated to demonstrate the difference in microstructure and mechanical properties between the irradiated and non-irradiated specimens. After exposing specimens to Fe3+ ions irradiation up to 100 dpa (displacement per atom) at an ambient temperature, the hardness of irradiated specimens was measured by nano-indentation as a function of depth. The depth distribution profile of Fe3+ and dpa were calculated by the Monte Carlo SRIM (Stopping and Range of Ions in Matter)-2013 code under the assumption of the displacement threshold energy of 40 eV. A transmission electron microscope was utilized to observe the formation of irradiation defects such as dislocation loops. This study reveals that the Frank partial dislocation loops induce irradiation hardening of SLM SA Inconel 718 specimens.
Demand for new nondestructive evaluations is growing to detect tensile crack growth behavior to predict long term performance of materials and structure in aggressive environments, especially when they are in non-visible area. Acoustic emission technique is well suited to these problems and has drawn a keen interests because of its dynamic detection ability, extreme sensitivity and location of growing defects. In this study, we investigated the strength of fire resistance steel for frame structure by tensile test after degradation treatment and analysed acoustic emission signals obtained from tensile test with time frequency analysis methods. In the T and TN specimens(under $600^{\circ}C$-10min ) consisting of ferrite and pearlite structure, most of acoustic emission events were produced near yield point, mainly due to the dislocation activities during the deformation. However, B specimen under $600^{\circ}C$-10min had a two peak which was attribute to the presence of martensite phase. The first peak is before yield point and the second after yield point. The sources of second acoustic emission peak were the debonding of martensite-martensite interface and the micro-cracking of brittle martensite phase. In $600^{\circ}C$-30min to $700^{\circ}C$-60min, many signals were observed before yield point and were decreased after yield point.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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