This study is to evaluate the fatigue crack growth characteristics for base metals and welded metal of 9% Ni steels. Since this material has very excellent fracture toughness at low temperature, it has been widely used for inner walls of LNG storage tank. These materials to compare fatigue crack growth (FCG) behaviour are treated with heat by the method of quenching and tempering (QT), and quenching, lamellarizing and tempering (QLT). FCG tests using compact temsion (CT) specimen under stress ratio R=0.1, 0.5, and constant load are carried out. K-increasing tests are conducted by the standard test method described in ASTM E 647. To investigate the effect of welded metal on the crack growth rate, the locations of notch tip were chosen at the center of welded metal and heat affected zone (HAZ). Form the results, FCG rate has almost same tendency according to stress ratio, base and welded metal, the locations of welded metal. FCG rate of welded metal is somewhat faster than base metal. Also scanning electron microscope (SEM) is used to observe the striation of the fractured surface after fatigue crack tests.
본 연구에서는 최신기법에 의해서 제조된 HIP제 질화규소와 지르코니아를 실험재료로 하여 무윤활하에서의 미끄럼마찰·마멸실험을 수행하여 마찰·마멸특성을 규명하고, SEM을 이용한 마멸면의 미시적 관찰을 통해서 세라믹의 마멸기구를 조사하 여 세라믹마멸기구의 마멸모델을 제시하고자 한다. 제시된 마멸모델에서 파괴역학을 도입하여 이론해석과 고찰을 수행하여 보다 실용적인 세라믹의 마멸율울 평가할 수 있 는 새로운 무차원 파라메터를 제안하고자 한다.
API steel is used for line-pipe to transport the oil and natural gas. As the recent trends in the development of API steel are towards the use of larger diameter and thicker plate, many researches have been studied to achieve higher strength, higher toughness and lower yield ratio in API steel. However, the strength of API steel after pipe forming is changed depending on the competition of the Bauschinger effect and work hardening which are affected by the strain history during pipe forming process. So, the purpose of this study is to investigate the influence of microstructure on the Bauschinger effect for API steel. To change the microstructure of API steel we have changed the hot rolling condition and the amounts of V and Cu addition. The compression-tensile test and the microstructure observation by OM and TEM were conducted to investigate the yield strength drop and the correlation between the Bauschinger effect and microstructure of API steel. The experimental results show that the increase of polygonal ferrites volume fraction increases the Baushcinger effect due to the back stress which comes from the increase of mobile dislocation density at polygonal ferrite interior during the compressive deformation. The hot rolling condition was more effective on the Bauschinger effect in API steel than the small amount of V and Cu addition.
Molybdenum silicide has gained interest for high temperature structural applications. However, poor fracture toughness at room temperatures and low creep resistance at elevated temperatures have hindered its practical applications. This study uses a novel powder metallurgical approach applied to uniformly mixed molybdenum silicide-based composites with silicon carbide. The degree of powder mixing with different ball milling time is also demonstrated by Voronoi diagrams. Core-shell composite powder with Mo nanoparticles as the shell and ${\beta}-SiC$ as the core is prepared via chemical vapor transport. Using this prepared core-shell composite powder, the molybdenum silicide-based composites with uniformly dispersed ${\beta}-SiC$ are fabricated using pressureless sintering. The relative density of the specimens sintered at $1500^{\circ}C$ for 10 h is 97.1%, which is similar to pressure sintering owing to improved sinterability using Mo nanoparticles.
Mullite-matrix and $Al_2O_3$-matrix composites were fabricated with 30 wt% hydroxyapatite (HA) and tricalcium phosphate (TCP), respectively, as additives to give bioactivity. A diphasic gel process was employed to lower the densification temperature of the mullite matrix to $1320^{\circ}C$. A polymer complexation process was used to synthesize a TCP powder that was fully densified at $1250^{\circ}C$, for application to the matrix. For the HA/mullite composite, HA decomposed during sintering by reactions with the matrix components of $Al_2O_3$ and $SiO_2$, resulting in a mixture of $Al_2O_3$, TCP, and other minor phases with a low densification of less than 88% of the theoretical density (TD). In contrast, the TCP/$Al_2O_3$ composite was highly densified by sintering at $1350^{\circ}C$ to 96%TD with no reaction between the components. Different from the TCP monolith, the TCP/$Al_2O_3$ composite also showed a fine microstructure and intergranular fracture, both of which characteristics are advantageous for strength and fracture toughness.
In recent years the interest in organic/inorganic hybrid materials has increased at a fast rate. Nano organic-inorganic hybrid composites have shown advantages for preparing hard coating layers. Especially, nano hybrid composite has low environmental pollution. It has high transparency, hardness, toughness, thermal dissociation temperature, hydrophobicity by using nano sized inorganic material. There are many ways in which these materials may be synthesized, a typical one being the use of silica and silanes using the sol-gel process. The structure of sol-gel silica evolves as a result of these successive hydrolysis and condensation reactions and the subsequent drying and curing. The sol-gel reactions are catalyzed by acids and produce silica sol solutions. The silica sol grows until they reach a size where a gel transition occurs and a solid-like gel is formed. Colloidal silica(CS)/silane sol solutions were synthesized in variation with parameters such as different acidity and reaction time. In order to understand their physical and chemical properties, sol-gel coating films were fabricated on glass. From all sol-gel solutions, seasoning effect of sol-gel coating layer on glass was observed.
In this study tensile and impact properties of three hypo-eutectoid steels containing different micro-alloying elements were investigated in terms of microstructural factors such as pro-eutectoid ferrite grain size, pearlite fraction, interlamellar spacing, and cementite thickness. Yield point phenomenon appeared in all the steel specimens during tensile testing, and ultimate tensile stress was mainly dependent on pearlite fraction. On the other hand, the refinement of austenite grain size caused by the addition of micro-alloying elements resulted in the increment of ferrite volume fraction and carbon contents in pearlite because of the refinement of pro-eutectoid ferrite grain size. As a result, cementite thickness in pearlite increased and had an effect on deteriorating the low temperature impact toughness.
본 연구에서는 이관능성 에폭시(DGEBA)와 polymethylmethacrylate(PMMA)를 블랜딩하여 열적 특성과 기계적 계면특성을 측정하였다. 열적 특성은 DSC, DMA, 그리고 TGA를 이용하였으며, 블랜드의 기계적 계면특성을 측정하기 위해 contact angle로 표면자유에너지를 조사하였고, 파괴인성은 $K_{IC}$로 측정하고 $K_{IC}$ 실험 후 파괴단면을 SEM을 이용하여 관찰하였다. 실험 결과, 경화 온도와 유리전이 온도는 PMMA의 첨가에 의해 증가하는 것을 확인할 수 있었다. 또한 블랜드의 표면자유에너지는 PMMA의 저함량에서 높은 값을 나타내었고, 이는 비극성 요소의 증가와 극성 요소의 존재에 의한 것으로 판단된다. 블랜드의 파괴인성 측정 결과 5 phr에서 최대값을 나타내었다. 이는 DGEBA/PMMA 간의 상용성 또는 거대분자 사슬에서 물리적 결합의 증가에 기인하는 것으로 판단된다.
세라믹 기지 복합재료는 세라믹 기지에 고 용융 온도, 낮은 밀도, 고 탄성과 강도를 가진 탄화물, 질화물, 보론화물, 산화물 등의 강화재료를 끼워 넣어 파괴 인성을 높인 것이다. 이들 소재는 우주 비행체의 열 차폐 시스템, 또 고온의 가스 터빈의 연소실, 터빈 블레이드, 고정자(Stator) 베인 등의 부품에 사용되며, 버너와 화염 유지기(Flame holder), 고온 가스 덕트에는 산화 CMC가 사용되고 있고, 극심한 열 충격이 일어나는 브레이크 디스크나 시스템의 부품, 그리고 슬라이드 베어링 부품에도 활용되고 있다. 이러한 CMC에 대한 연구 개발은 미국의 우주 비행체 활용 목적을 비롯하여, 미국, 일본, 유럽에서의 초고속항공기와 가스 터빈용, 그리고 핵 융합용 등의 목적으로 국방과 에너지 산업과 같은 전략적 분야의 활용을 목표로 개발되고 있다.
극저온 환경에 노출되는 구조체의 접착조인트의 경우 피접착물과 접착물 사이에서 열팽창계수 차이로 인해 계면에서 잔류응력이 발생하게 되는데 이에 의해 접착조인트 내부에 미소균열, 층간분리 등의 형태로 파손이 발생할 우려가 있다. 본 연구에서는 높은 비강성, 낮은 열팽창계수의 특성을 지닌 메타 아라미드 섬유를 에폭시 기지재의 보강재로 사용하였다. 표면처리 공정을 간소화하기 위해 전기방사법의 고분자 혼합법(polymer blend method)으로 코어-쉘 구조의 메타 아라미드/에폭시 나노섬유를 제조하였다. 극저온 환경에서 계면특성이 향상된 코어-쉘 구조의 나노섬유를 보강한 에폭시 접착제의 전단물성을 확인하기 위해 환경챔버를 이용하여 $-150^{\circ}C$의 저온에서 단일 겹치기 실험(single lap joint test)을 진행하였다. 또한, DCB(double cantilever beam) 실험을 통해 파괴인성을 측정하였다. 그 결과, 극저온에서 일반 메타 아라미드 나노섬유에 비해 코어-쉘 구조의 메타 아라미드/에폭시 나노섬유를 보강한 접착제 시편이 우수한 계면특성으로 인해 물성이 크게 향상되었음을 확인하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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