용탕단조법에 의해 제조된 Mg-6AI-xZn(x=0,1,2)합금의 기계적 성질에 미치는 시효열처리의 영향을 조사하였다. 주조상태에서의 미세조직은 초정 Mg고용체, 과포화된 상태의 Mg상, 응고과정에서 형성된 β(Mg17AI12)화합물 등 3개의 상으로 구성되어 있었다. 용체화처리 수 200˚C및 240˚C에서 시효열처리한 결과 Mg-6AI-xZn(x=0,1,2)합금은 β 석출물에 의한 피크 경도값이 나타났으며, 석출물의 형태는 200˚C에서는 lamella 형태의 불연속 석출물이, 240˚C에서는 미세분산분포된 연속석출물의 형태를 보였다. 용탕단조방법에 의해 제조된Mg-6AI-xZn합금의 기계적 성질은 사형주조법에 비해 인장강도 및 연신율에서 우수한 특성을 보였으며 Zn의 첨가량이 증가함에 따라 Zn의 고용강화 효과에 따라 강도값이 증가되었다.

본 연구는 주조성, 내압성, 내열성 등이 우수하여 군용 및 민수용 기계소재로 이용되고 있는 AI-Si-Mg계 AC4C 합금에 세라믹(AI2O3, AI2O3-TiC)을 강화시키는 복합재료제조에 관한 기초연구의 일환으로 수행하였다. 연구내용은 세라믹 강화재의 젖음성을 높이기 위하여 수소환원법에 의한 AI2O3입자의 Ni 피복과 기존의 프리폰 제조방법보다 간단하고 경제적인 자전연소합성법에 의해 AI2O3-TiC 다공성 pellet을 제조하여, 이들 강화재와 AC4C 기지금속을 이용하여 고대-compocasting 및 squeeze casting법으로 복합재료를 제조하고 미세조직, 계면생성물, 기계적 성질, 내마멸성 등의 특성을 조사하였다. 고대-compocasting법에 의해 제조된 AI2O3Ni 입자 강화 복합재료에서 강화재들은 응집체로 존재하지 않고 비교적 균일하게 분산되었고 AI2O3-TiC 강화재를 이용하여 squeeze casting으로 가압주조 하므로써 기지금속과 강화재의 젖음성이 향상되었다.

Ai-8wt.5(Ti+Zr)합금을 기계적합금화와 열간압출로 제조하여 Ti에 대한 Zr 첨가비와 등온열처리가 고온인장강도 및 변형거동에 미치는 영향에 대하여 조사하였다. Ti에 대한 Zr 첨가량의 비가 증가함에 따라 열간압출 시편의 상온 및 고온강도가 증가하였고, 400˚C 및 510˚C에서 등온열처리에 따른 강도의 감소도 작게 나타났다. 이는 Zr 첨가량이 증가함에 따라 AI 기지와 AI3Ti에 비해 작은 격자간불일치도를 갖는 AI3(Ti+Zr)금속간화합물이 생성되고 고온열처리에 따른 조대화가 억제되었기 때문으로 판단되었다. 합금의 연성은 Zr 첨가량과 등온열처리에 관계없이 10% 이하로 낮게 나타났으며 인장 시험 온도가 고온일수록 취성파괴인 입계파괴가 지배적으로 일어났다. AI-Ti-Zr 합금의 변형에 필요한 활성화에너지는 순수한 AI 기지의 자기확산에 필요한 활성화에너지 142KJ/mol에 비해 573-783K 온도범위에서 1.5-1.8배 높은 값을 보였으며, Ti에 대한 Zr의 첨가량의 비가 증가할수록 보다 높은 값을 나타내었다.

개조한 가스 금속 아아크 용접공정을 이용하여 SiC/AI 금속기 복합재료를 제조하고 그 특성을 조사하였다. AI 모재위에 강화입자의 크기와 부피분율을 변화하여 다양한 SiC/AI 복합재료층을 제조하였고, 만들어진 복합재료층의 특성은 미세조직관찰과 미소경도시험을 통하여 이루어졌다. 복합재료층의 두께는 약 7-8mm로 측정되었고 균일한 강화입자의 분포도를 얻을 수 있었다. 분산입자의 부피분률은 Ar가스의 유량에 의하여 조절하였고 분산입자의 부피분률이 증가하고 크기가 작아짐에 따라 기지의 수지상 응고조직은 더욱 미세화되었다. 복합재료의 부피경도는 분산입자의 부피분률이 감소함에 따라 낮아졌으나 입자 크기에는 크게 변화가 없는 것으로 나타났다.

Mg-8Li-4AI 합금의 부식특성에 미치는 Y의영향을 전기화학적 분극시험 및 침지시험을 통하여 조사하였다. 전기 화학적 분극시험에서는 Y첨가량이 증가함에 따라 활성화 영역이 감소하엿고 부식전위가 증가하였으며, Y이 4.08wt% 첨가된 경우가 Y이 첨가되지 않은 경우에 비해 부식속도가 크게 감소하였다. 침지시험에서도 Y의 첨가량이 증가함에 따라 Y을 첨가하지 않은 시편에 비하여 무게감량 및 부시속도가 감소하였으며, Y이 첨가되지 않은 합금의 부식속도는 침지시간에 따라 급격히 증가하였지만 Y이 첨가되지 않은 합금의 부식속도는 침지시간에 따라 급격히 증가하였지만 Y이 4.8wt% 첨가된 합금은 96시간 이후부터 더 이상 증가하지 않았다. 이러한 결과는 Y 화합물(Mg24Y5)이 α/β계면에서 희생 양극으로 작용하였기 때문이라고 생각된다. 따라서 Y의 첨가는 Mg-Li-AI 합금의 내식성을 향상시키는 역할을 한 것으로 판단된다.

박막 공정 및 마이크로머시닝(micromachining)기술에 의해 제작되는 마이크로 가스 센서는 고온 동작이 필수불가결하며 이 때 안정된 출력을 얻기 위해서 센서 저항 변화에 영향을 줄 수 있는 응집화 현상이 발생하지 말아야 한다. 본 연구에서는 고온 동작시 응집화의 구동력으로 작용하는 여러 요소중의 하나인 응력(stress)을 줄이기 위해서 인가 전력 밀도, 기판온도, 증착 압력 등을 증착 변수로 하여 증착 조건이 (AI, SI)1-xOx박막과 Pt 박막의 제반 물성 및 응력변화에 미치는 영향에 대하여 연구하였다. (AI, SI)1-xOx박막의 증착 속도와 굴절율 값은 O2분압과 기판 온도가 증가할수록 감소하였으며 응력은 O2분압이 증가함에 따라 인장에서 압축으로 전환된 후 증가하였다. Pt 박막의 경우, 인가 전력이 증가할수록 공정 압력이 감소할수록, 기판 온도가 감소할수록 증착 속도는 증가하였으며 전기 비저항은 감소하였다. Pt 박막의 응력은 인가 전력이 증가할수록, 공정 압력이 증가할수록, 기판 온도가 증가할수록 압축에서 인장의 방향으로 전환된 후 증가하였으며 박막의 전기비저항 및 증착속도에 크게 의존하는 것으로 분석되었다.

Zr이 0.03wt%함유된 Mg-8.14Li-3.93AI 합금의 시효거동을 미소경도와 미세조직의 변화, 열분석 등으로 조사하였다. Zr의 첨가로 인하여 3원계 Mg-8.23Li-4.02A에 비하여 조직이 미세화되었으며 모든 시효조건에서 경도값이 높게 나타났다. 열분석결과 발열피크는 준안정 석출상인 MgLi2AI(θ)의 석출과 θ상에서 안정상인 AILi으로의 변화와 관련된 것이고, 흡열피크는 θ와 AILi상의 재용해에 대응되는 것으로 판단되었다. 피크 경도값(103Hv)은 θ의 석출이 완료되는 393K에서 0.5시간 시효시 나타났으며 피크 경도조건에서의 미세조건은 β기지에 θ와 AILi상이 공존하고 있음을 투과식 전자현미경으로 확인하였다.

Ti-48AI(at.%) 모재위에 RF magnetron sputtering을 이용하여 AI-21Ti-23Cr(at.%) 조성의 박막을 코팅하였다. RF power 200W, 증착압력 0.8Pa, 증착온도 573k에서 증착된 시편의 가장 우수한 고온재산화성을 나타내었다. 573K에서 증착된 AI-21Ti-23Cr 코팅층은 증착시에는 비정질을 형성하나 산화시험동안 결정화가 진행되며, 표면에는 치밀한 Al2O3층이 형성되었다. 573K에서 코팅된 시편에 대하여 1073K, 1173K 및 1273K에서 100시간동안 등온산화시험을 실시하였다. 무게증량곡선은 모든 온도에서 parabolic law를 따르는 안정된 산화거동을 보였으며 이와같은 산화특성은 표면에 치밀한 Al2O3층이 형성되었기 때문인 것으로 판단된다. 1273K에서 산화시험 후 코팅층의 기지는 고온산화에 따른 AI원자의 소모와 모재로부터의 Ti원자의 확산에 의해 TiAICr상을 형성하였으며, 무게증량은 낮은 온도에 비해 다소 크게 증가하는 경향을 나타내었다.

본 연구는 이온교환에 의한 Li2O-AI2O3 계 결정화유리의 강화에 관한 연구이다. 모유리의 이온교환 전후의 강도를 비교하였으며, 결정화유리의 결정화전후에 이온교환에 따르는 강도를 상호 비교하였다. 그 결과 모유리의 Na+이온교환에 따른 최대 강도값은 450˚C-3hr의 열처리 조건하에서 최고 6배(60Kg/mm2)의 강도값을 나타내었으며, 결정화후 이온교환에 따른 강도증가는 450˚C-1hr의 열처리 조건하에서 최고 10배의 강도증대효과를 보였다. 한편 과도한 이온교환 열처리조건하에서는 응력이완현상을 나타냄을 알 수 있었다.

본 연구에서는 TIMA를 전구체로 하는 수직형 MOCVD 반응기를 대상으로 수학적 모델을 세우고 컴퓨터에 의한 수치모사를 수행하여 반응기 설계 변수 및 공정조건이 AI의 증착속도와 증착두께 분포에 미치는 영향을 알아보았다. 수학적 모델은 수직형 반응기를 축대칭으로 보아 2차원으로 수립하였으며 반응기내의 운동량전달, 열전달, 물질전달을 포함한다. 이 수학적 모델의 지배 방정식들에 대하여 Galerkin 유한요소법을 적용하여 수치적으로 반응기 내의 유체 흐름 구조, 온도분포와 반응물의 농도 분포를 구하였다. 수치모사 결과 AI의 증착속도는 반응기 압력이 0.47torr, 기판온도가 250˚C, 유량이 7.5sccm일 경우, 190-230Å/min로 나타났다.

Mn((Cu0.66AI0.34)1-x(Bi0.3Sb0.7)x) 및 Mn((Fe0.66AI0.34)1-x(Bi0.3Sb0.7)x) 합금계의 상의 변화와 자기적 특성을 조사하였다. Mn((Cu, SI)(Bi, Sb)) 합금계는 Bi상, MnSb상, MnBi상, k-상, Heuser상, Mn2Sb 및 β-Mn상의 혼합상으로 이루어졌으며 x가 증가함에 따라 Bi상과 Mn2Sb상이 증가하고 K-상, Heusler상 및 β-Mn상이 줄어들거나 사라졌다. 자기적 성질은 자성을 띄는 MnSb상, MnBi상, Mn2Sb상, k-상 및 Hseusler상과 비자성인 Bi상과 β-Mn상의 상대적 분율에 의해 결정됨을 알 수 있었고, 150K-200K 부근에서 그 이하로 온도가 감소함에 따라 자화값이 급격히 감소하는 현상이 나타났다. Mn((Fe, AI)(Bi, Sb))합금계는 Bi상, MnSb상, MnBi상, MnBi상,β-Mn상, k-상 및 Mn2Sb상의 혼합상으로 나타났으며, 자기적 성질은 조사한 전 조성에서 강자성을 띄고 있음을 알 수 있었다.

AI-1wt%Si합금을 대상으로하여 가열주형을 이용한 수평식연속주조법에 의해 경면에면서 일방향고조직을 가진 주괴를 얻기위한 주조조건을 조사하였으며, 일방향응고된 주괴를 이용하여 신선가공하였을 경우의 다이스배열과 작업조건, 연속주조조건과 신선가공시의 단선율과의 관계를 검토하였다. 그 결과, 직경 8mm 및 4mm 주괴 모두 공정 Si상이 비교적 균일하게 분포되어 있음을 확인할 수 있었고, 이들 주괴를 중간소둔없이 20μm까지의 초극세선가공이 가능했다. 본 연구에서 실시한 극세선의 신선가공중에 발생한 단선은 신선가공중의 작업조건의 불충분에 기인하는 것으로 사료되었다. 따라서, 본 연구에서 얻어진 일방향응고주괴는 극세선제조에 매우 우수한 원소재임을 보여주었다.

As Al-Li based alloys are to find widespread use in aerospace and other structural applications in which their low-density high specific stiffness properties be exploited, their mechanical properties must adequately match those of the which they intended to replace. In order to develop these purposed, the precipitation behaviors of the rapidly solidified Al-Li-Ti alloys aged at various temperature were investigated. δ' phase precipitated homogeneously in the matrix during not only melt quenching but also aging at the aging temperature of 160℃ and 210℃. The addition of the Ti in Al-Li alloy promoted the formation of δ' phase. The addition of Ti on the δ' solvus line had a little effect over the thermodynamics δ' solvus line. The reason for these behavior was that the δ' phase was suppressed to precipitate as much as supercooling by melt quenching. The discontinuous precipitation reaction occurred by the preferential growth of δ' phase due to the migration of grain boundary provided the driving force dependent of solute concentration fluctuations.

현재까지 잘 알려진 압출이론식이 생산현장에 응용될 수 있는가를 조사하기 위하여, Al-Si합금을 대상소재로 하여 각 압출이론식에 나타난 유도응력 Kf, 변형저항 Kw , Dead Metal Zone(DMZ)의 경각(α)등을 측정하였으며, 이들 값을 이용하여 최대압출력을 계산하였다. 550ton의 압출기를 이용하여 측정한 최대 압출력과의 비교분석을 행하였으며, 그 결과 이론식에 의해 최대압출력을 계산하기 위해 측정된 유동응력 및 변형저항 값은 신뢰할 수 있을 것으로 사료되었는데, 이것은 0.5이하에서 결정된 변형효율 η f로서 판단 할 수 있었다. 최대 압출력은 Si함량이 증가할 수록 증가하게 되나, 압출온도가 증가할 수록 감소하고 있음을 알 수 있었다. Siebel식으로부터 계산된 최대압출력은 본 실험을 통하여 얻어진 최대압출력에 비교적 근접하고 있으나. Geleji식으로부터 계산된 최대압출력은 DMZ의경각 α가 50˚일 경우 , 본 실험에 의해 얻어진 실제의 최대압출력에 급접하고 있었다. Geleji의 식은 DMZ의 경각에 매우 민감하고, 대상재료마다. DMZ를 일일이 측정해야 하는 번거로움 때문에 생산현장에서는 Siebel의 식을 이용하는 것이 보다 편리할 것으로 사료된다.

The variation of the microstructures and the mechanical properties with varying vacuum hot pressing temperature and pressure was investigated in PyM processed 20 vol%) SiCw/ 2124Al composites. As increasing the vacuum hot pressing temperature, the aspect ratio of whiskers and density of composites increased due to the softening of 2124Al matrix with the increased amount of liquid phase. The tensile strength of composite increased with increasing vacuum hot pressing temperature up to and became saturated above , To attain the high densification of composites above 99%, the vacuum hot pressing pressure was needed to be above 70 MPa. However, the higher vacuum hot pressing pressure above 70 MPa was not effective to increase the tensile strength due to the reduced aspect ratio of SiC whiskers from damage of whiskers during vacuum hot pressing. A phenomenological equation to predict the tensile strength of /2124AI composite was proposed as a function including two microstructural parameters, i.e. density of composites and aspect ratio of whiskers. The tensile strength of /2124AI were found more sensitive to the porosity than other P/M materials due to the higher stress concentration and reduced load transfer efficiency by the pores locating at whisker/matrix interfaces.

Ti-6Ai-4V 합금의 미세조직을 용체화처리온도 및 냉각속도만의 변화로서 Widmanstatten 조직과 이중조직을 얻은 후 이들 미세조직과 인장성질고의 비교. 검토를 통해서 최적 열처리 방안을 설정하고자 하였다. 그 결과 Widmanstatten 조직에 있어서는 열처리온도나 냉각속도에 따라 복잡하고 무질서한 dege형상의 α상 및 등축화된 α상으로변화시킬 수 있었으며, α+β 영역에서 2중 용체화 처리의 경우 1차 및 2차 용체화처리 온도가 낮을수록 aspect비는 작아짐을 알 수 있었다. 인장성질에 있어서 Widmanstatten 조직은 이중조직에 비해 강도는 감소하고 연성성질 또한 크게 감소하였으며, 파단양상 Widmanstatten 조직의 경우 준벽개와 dimple형 파단양상이 함께 나타나는 반면 이중조직은 연성파괴를 나타내었다. 또한 이중조직의 파단면을 인장축에 수직인 내부균열영역과 45˚ 정도의 전단각을 갖는 shear lip영역으로 나누어 관찰할 수 있었다.

AI-Ti합금의 열적 안정성에 미치는 V첨가의 영향에 대하여 조사하였다. AI-8wt.%Ti 분말과 Ti과 V의 원자비를 3:1, 1:1로 달리한 AI-8wt.%(Ti+V)분말을 기계적 합금화 방법으로 준비하였으며 16시간의 기계적 합금화 후 모든 조성에 대해 정상상태의 혼합 분말을 얻을 수 있었다. 기계적 합금화한 분말은 진공열간압축하여 성형하였다. 열적 안정성을 평가하기 위하여 400˚C, 480˚C, 550˚C에서 최고 1000시간까지 등온열처리후 경도시험을 행하였다. AI-Ti합금에 V을 첨가함으로써 Ai3Ti의 조대화가 억제되어 열적 안정성이 증가하였음을 확인하였다.

재료의고온소성변형과 수명예측 및 수명향상을 위하여 재료의 변형기구를 규명하는 것이 매우 중요하다. 이를 위하여 전위환모델이 자주 사용되며, 현재 실험적인 결과를 토대로 한 두개의 중요한 전위환모델로서, Orlova등고 Mills등이 제시한 모델들이 있다. 이들은 모두AI-5.5at.%MG을 사용하였으나 상호 상반된 전위환모델을 설명하고 있다. 그러므로 본 연구에서는 상반된 전위환 모델을 확인하기 위하여 AI-5.5at.%MG을 사용하여 573K의 약 30MPa에서 ε=0.03까지 크?시험을 하고, 이러한 크?시험후 이어서 각각 약 15,10 및 oMPa의 응력감소 시험도 수행하였으며, 동시에 응력감소 시험 전과 후의 전위구조를 관찰하여 전위환모델을 고찰하였다.

항공기용 고력 AI합금인 7075 AI합금의 물성개선을 위한 가공열처리 방안으로서 과시효처리후 온간 및 냉간 압연에 의한 소성가공이 재결정조직과 강도에 미치는 영향에 대하여 연구하였다. 소송가공후 재결정처리에 의해 결정립을 미세화하는 공정에서 소성가공 전 과시효를 함으로써 재결정립의 미세화 정도는 더욱 현저하였다. 이는 과시효에 의한 조대한 석출물이 재결정처리시 핵생성 site로서 작용하였음을 의미한다. 본 연구에서 항복강도와 재결정립의 크기와는 Hall-petch식을 만족하지 않았으며 이는 등축이 아닌 연신된 결정조직에 기인된 결과로 보이며, 항복강도가 재결정립의 종횡비에 직선적으로 비례하였다. 또한 결정립 미세화를 통한 강도, 인성향상을 목적으로 하는 TMT(Thermo mechanical Treatment)공정에서는 심한 냉간가공에 의해서보다는 온간에서의 소성가공이 바람직함을 알 수 있었다.