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.

A5J32-T4 and A5052-H32 dissimilar aluminum alloy plates with thickness of 1.6 and 1.5 mm were welded by friction stir lap welding (FSLW). The FSLW were studied using different probe length tool and various welding conditions which is rotation speed of 1000, 1500 rpm and welding speed of 100 to 600 mm/min and material arrangement, respectively. The effects of plunge depth of tool and welding conditions on tensile properties and weld nugget formation. The results showed that three type nugget shapes such as hooking, void, sound have been observed with revolutionary pitch. This plunge depth and material arrangement were found to effect on the void and hooking for- mation, which in turn significantly influenced the mechanical properties. The maximum joint efficiency of the FSLWed plates was about 90% compared to base metal, A5052-H32 when the A5052-H32 was positioned upper plate and plunge depth was positioned at near interface between upper and lower plates.

Pb의 환경오염 문제를 발생하지 않는 저농도 Pb 솔도합금을 개발하기 위하여, 새로운 Sn-5%Pb-1.5%Ag-x%In계 합금 조성을 설계하고, 이 합금의 융점, 젖음성, 상분석, 경도, 인장강도, 드로스성을 평가하여, Sn-37%Pb 솔더오 대체 가능성을 타진하였다. Sn-37%Pb 솔도 합금의 Pbdldhs 용출농도는 국제규제치인 3ppm보다 훨씬 적은 0.46ppm이었고, 환경문제를 유발하지 않는 것으로 확인되었다. 이 합금계의 융점은 183-192˚C이고, 응고온도범위도 5˚C내외로 매우 좁았다. 젖음성은 In의 첨가양에 따라 큰 차이가 거의 없었으며, Sn-375Pb와 비슷하였다. 융점 및 젖음성 측면에서 Sn-37%Pb와 대체 가능한 것으로 판단되었다. 경도는 Sn-37%Pb의 약 1.5배이고, 인장강도는 Sn-37%Pb의 것보다 높고, In의 첨가량에 따라 증가하였지만, 연신율은 감소하였다. In이 1% 첨가된 합금에서는 수지 상정 경계에 Ag3Sn과 Pb가 정출되고, 3% 이상에서는 Ag3Sn과 Ag3In 및 Pb가 정출되었다. 드로스 생성속도는 Sn-37%Pb 합금이 Sn-5%Pb-1.5%Ag 합금보다 빠르고, In을 첨가할수록 느리고 2%의 In을 첨가한 합금은 180분에서도 거의 드로스가 발생하지 않았다.

오원계 AI-합금의 용융산화에 의한 AI2O3 복합재료의 형성속도와 미세구조에 대하여 연구하였다. AI-1Mg-3Si-3Zn 합금과 AI-1Mg-3Si-5Zn합금에 Cu, Ni 각각을 1% 무게비로 첨가하였다. 각 오원계 합금은 1373K, 1473K에서 최대 20시간 동안 산화시켰으며, 산화속도는 무게증가 측정을 통하여 조사하였다. 산화층의거시적 형상과 미세구조를 광학현미경으로 관찰하였다. AI-1Mg-3Si-5Zn-1Cu 합금이 가장 우수한 산화거동을 보였으나, 산화층이 불균일하였다. 합금위에 SiO2를 도포하였더니 산화속도가 증진되었으며, 균일하고 조직이 친밀한 산화층이 얻어졌다.

AI-Mg-합금의 용융산화에 의해 생성되는 AlO2O3-복합재료의 미세구조에 미치는 합금원소의 영향을 연구하였다. AI-1Mg 합금과 AI-3Mg 합금을 기본으로하여 Si, Zn, Sn, Cu, Ni, Ca, Ce를 1, 3, 5 %를 무게비로 첨가하였다. 각 합금을 1473K에서 20시간 유지하여 산화시킨 후 산화층의 거시적 형상과 미세구조를 광학현미경으로 관찰하였다. 각 미세구조의 상분율을 상분석기로 측정하였다. 산화층의 최첨단면은 SEM과 EDX로 관찰하고 분석하였다. Cu나 Ni를 첨가한 합금으로부터 성장한 산화층의 미세구조가 가장 치밀하였다. Zn이 포함된 합금으로부터 성장한 산화층 최첨단 성장면에는 ZnO가 관찰되었다. Zn이 포함되지 않은 다른 합금의 성장 전면에는 항상 MgAi2O4상이 관찰되었다.

알루미나 매트릭스 복합재료를 AIZnMg(7075)-합금의 직접적인 용융산화를 통하여 제조하였다. 충전재료는 17μm 크기의 모서리가 둥근 연마재용 SiC 입자를 사용하였다. 산화촉진재 SiO2를 사용한 경우와 사용하지 않은 경우를 비교하였다. 매트릭스 형성 매카니즘과 반응거동을 온도와 SiO2사용량을 중심으로 연구하였으며, 얻어진 AI2O3/SiC/금속 복합재료의 미세구조를 관찰하였다.

급냉응고된 Al-3.51wt%Li-0.34wt%Zr 합금의 시효거동을 시차주사열량계(DSC)에 의한 열분석 방법으로 조사하였다. DSC에 의한 비열측정 결과 δ’의 석출에 의한 발열반응과 δ, β 및 복합석출상의 석출에 의한 발열반응을 확인하였으며 δ’ 및 δ의 재고용에 의한 2개의 흡열반응을 확인하였다. 70˚C 저온시효시 δ’의 석출에 의한 발열반응 이전에 흡열반응이 나타났으며 이것은 δ’ 석출 이전에 δ’ 전구생성물이 형성되었음을 의미한다. DSC 곡선상에 나타난 발열과 흡열곡선을 해석하여 얻은 δ’상 석출과 재고용의 활성화에너지값은 각각 83KJ/mol과 98KJ/mol로서 Al-Li 2원계 및 Al-Li-Mg에 비해 높은 값을 나타내엇으며, 시효에 의한 강화가 일어나 DSC에 의한 비열변화 조사결과 나타난 δ’상 석출 완료 시효조건점 (210˚C, 1시간)에서 최고경도값(Hv 160)을 나타내었다.

Cu를 함유한 2종의 저합금 고장력강(HSLA-A, HSLA-B)? 기계적 성질에 미치는 시효처리의 영향을 조사하였다. 탄소량이 적음에도 불구하고 Cu첨가로 석출물을 생성시킴으로서 2합금 모두 650˚C에서 시효한 경우 양호한 강도(HSLA-A:Y.S 703Mpa, E.L 22.6% HSLA-B:Y.S 810 Mpa, E.L 23.8%)와 인성(HSLA-A:271.4J, HSLA-B:197.5J at -50˚C)의 조합을 나타내었다. 500˚C에서 시효할 때 가장 높은 항복 강도를 나타내나 인성은 아주 낮은 값을 나타내었다. 500˚C이상 시효 온도가 증가하면 강도는 감소하고 인성은 증가하였다. HSLA-B강의 강도가 HSLA-A 강보다 높은데, ?칭 상태에서의 강도 차이는 경화능을 증가시키는 원소인 Ni, Mn, Mo, Cu의 첨가량 차이에 의한 기지 조직의 차이에 의한 것이며, 시효한 상태에서의 강도 차이는 기지 조직과 석출 강화에 기여하는 Cu량의 차이에 의한 것으로 판단된다. 시효 경화 곡선에서 700˚C에서의 경도 증가는 오스테나이트-페라이트 2상 영역으로부터 냉각시 생성된 “M-A constituents”에 의한 것이다. HSLA-A강과 HSLA-B강의 충격 천이 온도는 각각 -125˚C와 -145˚C이었다.

첨가원소를 달리한 두 종류의 삽입금속 Cu-10tw% Ti합금과 Cu-7.5wt% Zr 합금을 사용하여 알루미나와 304 스테인레스강을 활성브레이징법으로 접합하였을 때 두 접합체 계면의 반응층생성구조를 비교조사하여 다으모가 같은 결과를 얻었다. Cu-10tw% Ti삽입금속을 사용한 접합체의 알루미나쪽 반응층은 단층구조를 이루고 있었으나 Cu-7.5wt% Zr삽입금속을 사용한 경우 반응층은 이중구조를 이루고 있었다. 이는 두 종류의 서로 다른 삽입금속이 용융상태에서 알루미나 표면에 갖는 젖음성(wettability)차이에 기인하는 것으로 사료되며 이러한 반응층의 생성구조는 접합강도에 지대한 영향을 미치는 것으로 확인되었다. Cu-10wt% Ti 삽입금속을 사용한 경우 모든 접합조건에서 열응력에 의한 모서리 균열(dege crack)이 관찰되었으나 Cu-7.5wt% Zr 삽입금속을 사용한 경우 적정 접합조건을 선정하면 반응층의 이중구조를 통애 열응력을 완화시킴으로써 균열발생을 억제하여 1323K × 0.6Ks의 접합조건에서 비교적 높은 약 86MPa의 전단강도값을 얻을 수 있었다.