As a filler metal for lowering the melting point of Ag, many alloy metal candidates have emerged, such as cadmium, with zinc, manganese, nickel, and titanium as active metals. However, since cadmium is known to be harmful to the human body, Cd-free filler metals are now mainly used. Still, no study has been conducted comparing the characteristics of joints prepared with and without cadmium. In addition, studies have yet to be conducted comparing the typical characteristics of brazing filler metals with special structures, and the joint characteristics of brazing filler metals with available frames. In this study, the characteristics of junctions of silver-based intercalation metals were compared based on the type of filler metal additives, using a special structure, a filler metal sandwich structure, to protect the internal base metal. The general filler metal was compared using the structure, and the thickness of the filler metal according to the thickness was reached. A comparison of the characteristics of the junction was conducted to identify the characteristics of an intersection of silver-based brazing filler metal and the effect on joint strength. Each filler metal’s collective tensile strength was measured, and the relationship between joint characteristics and tensile joint strength was explored. The junction was estimated through micro strength measurement, contact angle measurement with the base metal when the filler metal was melted, XRD image observation, composition analysis for each phase through SEM-EDS, and microstructure phase acquisition.

본 연구는 해상에서의 안전사고의 경감과 국민의 생명을 보호하기 위한 목적으로 자체 연구를 수행하여 FRP의 수리공법인 Butt Joint, Lap Joint, V-Scarf Joint(12t, 16t, 20t), X-Scarf Joint(12t 16t, 20t)의 인장강도와 굽힘강도를 통해 이음방식에 따른 구조강도 특성을 실험하였다. 이음 방법에 따른 인장강도와 굽힘강도의 시험편을 종합 분석한 결과, 인장강도의 강도와 굽힘강도의 그래프 패턴은 비슷한 양상으로 증가와 감소를 하였으며, 인장강도와 굽힘강도 모두 X-Scarf-Butt Joint-V-Scarf-Lap Joint 순으로 강도가 우수하였다. 인장강도는 강도특성이 가장 우수한 X-Scarf라 하더라도 Basic Material의 57% 수준의 강도를 나타내었고 굽힘강도는 X-Scarf가 Basic Material의 77% 수준의 강도를 나타내었다. 종합적으로 Over-Lay 구분을 포함하여 X-Scarf 12t 이음이 인장강도, 굽힘강도 특성이 우수하였으며 Lap Joint가 가장 좋지 않았다. Scarf 이음시 Taper 길이에 따른 강도의 차이는 V-Scarf 이음은 Taper의 길이가 가장 큰 20t가 인장강도, 굽힘강도 특성이 우수한 반면 X-Scarf 이음은 Taper의 길이가 가장 짧은 12t가 인장강도, 굽힘강도 특성이 우수하여 상반되는 결과를 나타내었다. 선박에는 많은 Stress가 작용하여 시험편만을 가지고 실험한 본 연구와 직접적인 비교는 힘들지만, 재료의 가장 기본 특성을 인장강도와 굽힘강도 시험을 통해 확인할 수 있다. FRP 국부적인 수리 방법인 Butt Joint, Lap Joint, V-Scarf, X-Scarf 4가지의 이음방법에 따른 시험값과 모재 대비 감소되는 비율을 제시하였고 추가적으로 V-Scarf와 X-Scarf의 Taper 길이별 특성을 12t, 16t, 20t로 구분한 결과값을 제시함으로써 수리 현장에서의 위치별 특성에 맞는 수리 방법의 응용이 가능하도록 하였다.

PURPOSES: The performance of tack coat, commonly used for layer interface bonding, is affected by application rate and curing time. In this study, bonding strength tests were performed according to the application rate and curing time of asphalt emulsion. Based on finding from this study, optimum application rates and curing times are proposed. METHODS: In order to investigate bonding characteristic of asphalt emulsion, tests were performed on both asphalt concrete pavement and portland concrete pavement. Also, asphalt emulsions were tested at the application rate of 0, 0.2, 0.4, 0.6, and 0.8l/m2 and at the curing time of 0, 0.5, 1, 2, and 24 hours. Pull-off test and shear bonding strength test, which commonly used for bonding strength measurement of asphalt emulsion, were adopted for this study. To assess field performance under different testing condition, asphalt emulsions were applied to in-service pavement. Throughout coefficient of determination analysis between material index properties from asphalt emulsion and mechanical response from bonding strength tests, performance correlativity was analyzed. RESULTS: Test results show that optimum application rate for asphalt overlay on asphalt concrete pavement (AOA) and asphalt overlay on concrete pavement (AOC) was 0.4~0.5l/m2 and 0.3~0.5l/m2, respectively. According to the curing time increment, tensile strength and shear strength of AOC were increased to 22~44% and 20~39%, respectively. AOA case also show strength increment in tensile strength (42%) and shear strength (9%). We tested the applicability of tack coat materials at the field sites, and our findings demonstrated that the bonding (for D and E) and rapid curing (for B, C, and D, E) performances were superior than others. Among material index properties, there was a high correlation between penetration ratio and bonding strength test result. CONCLUSIONS : Result show that interlayer bonding strength was affected by asphalt emulsion type, application rate and curing time. AOC required slightly higher application (0.1l/m2) than AOA. Both AOA and AOC cases show higher strength at longer curing time. Up to 2hours of curing, rapid strength increments were observed, but strength increment ratio was decreased after 2hours of curing. From the observed correlation between penetration ratio and bonding strength, it is expected that penetration ratio can be used as one of important factors affecting bonding strength analysis.

An ultrafine grained complex aluminum alloy was fabricated by an accumulative roll-bonding (ARB) process using dissimilar aluminum alloys of AA1050 and AA5052 and subsequently annealed. A two-layer stack ARB process was performed up to six cycles without lubricant at an ambient temperature. In the ARB process, the dissimilar aluminum alloys, AA1050 and AA5052, with the same dimensions were stacked on each other after surface treatment, rolled to the thickness reduction of 50%, and then cut in half length by a shearing machine. The same procedure was repeated up to six cycles. A sound complex aluminum alloy sheet was fabricated by the ARB process, and then subsequently annealed for 0.5h at various temperatures ranging from 100 to 350˚C. The tensile strength decreased largely with an increasing annealing temperature, especially at temperatures of 150 to 250˚C. However, above 250˚C it hardly decreased even when the annealing temperature was increased. On the other hand, the total elongation increased greatly above 250˚C. The hardness exhibited inhomogeneous distribution in the thickness direction of the specimens annealed at relatively low temperatures, however it had a homogeneous distribution in specimens annealed at high temperatures.

실온에서 직접 접합된 실리콘 기판의 접합강도를 향상기키기 위하여 기존의 고온 로내 열처리법을 대체할 수 있는 선형 열처리법을 개발하였다. 한 개의 열원과 타원형 반사경으로 구성된 선형 열처리법은 접합면의 간격이 열처리 온도의 증가와 더불어 감소하는 특성과 온도 증가와 더불어 접합면에 생성된는 기체상의 밀도가 증가하는 현상을 응용하여 접합면의 기체상을 밀도차이를 이용하여 기판 외부로 방출시키는 방법으로 SimidmidSi 기판쌍 및 SimidmidSiO2/Si 기판쌍의 직접 접합에 적용하여 보았다. IR camera와 HRTEM으로 직접 관찰한 접합면은 실온에서 접합면에 침투한 외부 불순물에 의한 비접합 영역을 제외하고는 자제 생성된 기체상에 의한 비접합 영역은 나타나지 않았고 매우 깨끗한 접합계면을 나타내었다. 접합된 기판쌍을 Crack opening법과 인장시험법을 적용하여 접합 강도를 측정하였다. 접합 강도는 열처리 온도의 증가와 더불어 점차로 증가하였고 두 측정방법 모두 동일한 경향성을 나타내었다.

n-InP(001)기판과 PECVD법으로 Si3N4(200nm)막이 성장된 InP 기판사이의 direct wafer bonding을 분석하였다. 두 기판을 접촉시켰을 때 이들 사이의 결합력에 크게 영향을 주는 표면 상태를 접촉각 측정과 AFM을 통해서 분석하였다. InP 기판은 50% 불산용액으로 에칭하였을 때 접촉각이 5˚, RMS roughness는 1.54Å이었다. Si3N4는 암모니아수 용액으로 에칭하였을 때 RMS roughness가 3.11Å이었다. Inp 기판과 Si3N4/InP를 각각 50% 불산 용액과 암모니아수 용액에 에칭한 후 접촉시켰을 때 상당한 크기의 초기 겹합력을 관찰할 수 있었다. 기계적으로 결합된 시편을 580˚C-680˚C, 1시간동안 수소 분위기와 질소분우기에서 열처리하였다. SAT(Scanning Acoustic Tomography)측정으로 두 기판 사이의 결합여부를 확인하였다. shear force로 측정한 InP 기판과 Si3N4/InP사이의 결합력은 Si3N4/InP 계면의 결합력만큼 증가되었다. TEM과 AES를 이용해서 di-rect water bonding 계면과 PECVD계면을 분석하였다.

실제 사용시 신뢰성을 보장하기 위하여, 고온에서 장시간 동안의 시효로 인한 ACA COG(Anisotropic Conductive Chip On Glass) 접합 특성의 변화가 연구되었다. 모든 접합 시편들은 160˚C에서 156시간 동안 유지되었고 시효하는 동안의 접촉저항의 변화는 감소하였다. 특히, 156시간이후, 4000개 /mm2의 입자밀도를 가진 ACA에서는 접촉저항의 벼노하가 나타나지 않았다. 입자크기의 경우 작은 입자를 가진 ACA는 160˚C에서 시효후에도 접촉저항의 변화를 보이지 않았다. 또한 4000개/mm2 및 5μm 입자를 가진 ACA를 사용한 시편은 접합상태가 안정하였기 때문에 160˚C에서도 경화수지의 팽창 및 리플로우(reflow)에 의한 영향을 받지 않았다. 따라서 이 ACA에서는 160˚C에서 156시간 동안 시효한 후에도 오픈(open)이 나타나지 않았다.

본 연구에서는 GaAs 소자제작 및 epi-layer 성장 공정에 있어 이용되어지는 HCI, H3PO4, 탈이온수(de-ionized water:DIW)를 통한 습식제정후 공기중 노출에 따른 오염을 최소화하여 표면상태 변화를 진성적(intrinsic)으로 관찰하고자 모든 세정처리를 아르곤 가스(argon gas)로 분위기가 유지되는 glove box에서 수행하였으며, 표면조성 및 결합상태 변화에 대한 관찰은 X-선 광전자 분광기(X-ray photoelectron spectroscopy)를 통해 이루어졌다. 고진공하에서 GaAs를 벽개하여 관찰함으로써 Ga이 대기중 산소이온과 우선적으로 결합함을 알 수 있었고, 이런 GaAs 표면의 반응성에 대한 고찰을 바탕으로 습식세정에 따른 화학반응 기구가 제시 되어졌다. HCI 및 H3PO4/DIW/HCI처리후 CI-이온의 Ga 이온과의 반응에 의한 Ga-CI결합의 형성과 As 산화물의 높은 용해도에 따른 As 산화물의 완전한 제거 및 식각전 초기(bare)GaAsvyaus에 존재하는 원소(elemental)As 상태의 식각후 잔류가 관찰되어졌다. 또 HCI, H3PO4/DIW/HCI 처리하고 DIW로 세척후 표면상태 변화를 관찰한 결과, DIW처리에 의해 elemental As 상태가 증가함을 알 수 있었다.

The purpose of this study is to investigate the bond characteristics of deformed steel bar for concrete with bamboo activated carbon. Pullout test was conducted for specimens with various replacement ratio (0%, 10%, 20%) of bamboo activated carbon. Test results show that it need to use a concrete with a replacement ratio of bamboo activated carbon of 10% or less to retain proper bond strength.