Nano Fe-6.5wt%Si powders have been synthesized by mechano-chemical process (MCP) for an application of soft magnetic core. Owing to hard and brittle characteristics of Fe-6.5Si nano powders having large surface area, it is very difficult to reach high density more than 70% of theoretical density (~7.4 g/) by cold compaction. To overcome such problem a magnetic pulsed compaction (MPC), which is one of dynamic compaction techniques, was applied. The green density was achieved about 78% (~5.8 g/) by MPC at room temperature.

Crack generation during die compaction and distortion during sintering have been critical problems for the conventional pressing and sintering process. Until now, trial and error approach with engineers' industrial experiences has been only solution to protect the crack generation and distortion. However, with complexity in shape and process it is very difficult to design process conditions without CAE analysis. We developed the exclusive CAE software (PMsolver/Compaction) for die compaction process. The accuracy of PMsolver is verified by comparing the finite element simulation results with experimental results. The simplified procedures to find material properties are proposed and verified with iron based powder and tungsten carbide powder. Based on the accurate simulation result by PMsolver, the optimal process conditions are designed to get uniform density distribution in a powder compact after die compaction process by using a derivative based optimization scheme. In addition, the effect of non-uniform density distribution in a powder compact on distortion during sintering is shown in case of the fabrication of tungsten carbide insert.

본 연구에서는 현재 사용하고 있는 다짐시험결과 분석에 있어서 시험자에 따라 개인 오차가 발생하는 실내다짐시험 결과의 적부판정을 위한 기준을 제시하고자 실시한 실내시험결과를 분석하여 ASTM 규정을 이용한 다짐도 산정프로그램을 개발하였다. 또한 시공단계부터 탄성계수와 같은 역학적 정수를 이용함으로써 시공관리와 도로설계 및 도로관리의 개념적인 차이를 줄이고 추후 개발 및 실용화되어야 할 체계적인 다짐관리기법 개발을 위한 기초연구로서 노상토의 기초물성시험, 다짐시험과 더불어 삼축압축시험과 공진주시험 등을 실시하였다. 선정된 전체 7개 지역에 대하여 실내시험을 수행하였으며, 다짐시험은 다짐에너지별 특성을 파악하기 위하여 다섯 종류의 다짐에너지별로 시험을 수행하여 국내 7개 지역에 대한 실내시험(기초물성시험, 다짐시험)과, 역학적 시험(삼축. 공진주시험)에 대한 D/B를 구축하였다. AASHTO 기준의 구속압에 따른 공진주 시험결과 노상토의 변형률별 G/G_{max}의 회귀분석식을 제안하고, 구축된 실험결과 데이터베이스(DB)로부터 기본물성과 다짐도와의 상관관계를 도출하여 역학적 시험결과를 토대로 노상토의 역학적 특성인 탄성계수를 이용한 다짐 관리기법을 제안하였다.

본 연구에서는 현재 사용하고 있는 다짐시험결과 분석에 있어서 시험자에 따라 개인 오차가 발생하는 실내다짐시험 결과의 적부판정을 위한 기준을 제시하고자 실시한 실내시험결과를 분석하여 ASTM 규정을 이용한 다짐도 산정프로그램을 개발하였다. 또한 시공단계부터 탄성계수와 같은 역학적 정수를 이용함으로써 시공관리와 도로설계 및 도로관리의 개념적인 차이를 줄이고 추후 개발 및 실용화되어야 할 체계적인 다짐관리기법 개발을 위한 기초연구로서 노상토의 기초물성시험, 다짐시험과 더불어 삼축압축시험과 공진주시험 등을 실시하였다. 선정된 전체 7개 지역에 대하여 실내시험을 수행하였으며, 다짐시험은 다짐에너지별 특성을 파악하기 위하여 다섯 종류의 다짐에너지별로 시험을 수행하여 국내 7개 지역에 대한 실내시험(기초물성시험, 다짐시험)과, 역학적 시험(삼축. 공진주시험)에 대한 D/B를 구축하였다. AASHTO 기준의 구속압에 따른 공진주 시험결과 노상토의 변형률별 G/Gmax의 회귀분석식을 제안하고, 구축된 실험결과 데이터베이스(DB)로부터 기본물성과 다짐도와의 상관관계를 도출하여 역학적 시험결과를 토대로 노상토의 역학적 특성인 탄성계수를 이용한 다짐 관리기법을 제안하였다.

Synthesis and compaction of Al-base nano powders by pulsed discharge method were investigated. The aluminum based powders with 50 to 200 nm of diameter were produced by pulsed wire evaporation method. The powders were covered with very thin oxide layer. The perspective process for the compaction and sintering of nanostructured metal-based materials stable in a wide temperature range can be seen in the densification of nano-sized metal powders with uniformly distributed hard ceramic particles. The promising approach lies in utilization of natural uniform mixtures of metal and ceramic phases, e.g. partially oxidized metal powders as fabricated in our synthesis method. Their particles consist of metal grains coated with oxide films. To construct a metal-matrix material from such powder, it is necessary to destroy the hard oxide coatings of particles during the compaction process. This goal was realized in our experiments with intensive magnetic pulsed compaction of aluminum nanopowders passivated in air.

Nano Cu powders, synthesized by Pulsed Wire Evaporation (PWE) method, have been compacted by Magnetic Pulsed Cojpaction(MPC) method. The microstructure and mechanical properties were analyzed. The optimal condition for proper mechanical properties with nanostructure was found. Both pure nano Cu powders and passivated nano Cu powders were compacted, and the effect of passivated layer on the mechanical properties was investigated. The compacts by MPC, which had ultra-fine and uniform nanostructure, showed higher density of 95% of theoretical density than that of static compaction. The pur and passivated Cu compacted at exhibited maximum hardnesses of 248 and 260 Hv, respectively. The wear resistance of those compacts corresponded to the hardness.

콘크리트 암거와 같은 지중구조물의 뒷채움시에 부등침하를 줄이기 위해서는 양질의 뒷채움 재료사용과 대형진동 다짐장비를 이용한 정밀한 다짐을 실시하는 것이 중요하다. 또한 효과적인 정밀 다짐은 진동 롤러의 강한 진동을 함께 구조물부에 근접하여 다지는 것이 필요하다. 그러나, 이와 같은 다짐방법은 과도한 충격하중 발생으로 구조물의 벽체균열 발생을 유발할 수 있다. 본 논문에서는 콘크리트 암거의 뒷채움 시공을 위하여 충격완화재의 종류와 다짐방법을 변화하여 다짐시의 구조물에 발생하는 다짐토압을 현장계측을 통하여 분석하였다. 타이어칩과 발포 폴리 스틸렌을 사용한 패널들을 뒷채움 다짐시공전 암거 벽면에 부착하였다. 충격완화재 Type A(Rubber)와 Type B(EPS)의 성능 비교를 위한 실내시험 결과 Type A는 Type B보다 작은 탄성계수와 큰 재료감쇠를 가지고 있어 보다 큰 충격완화효과를 기대할 수 있는 것으로 나타났다. 다짐장비는 대부분 큰 다짐에너지를 위하여 고주파수인 30Hz를 적용하였다. 현장계측 결과로부터 다짐하중에 의한 동적 수평토압의 크기는 다짐장비의 가진여부, 측정깊이, 다짐장비 이격거리 및 다짐방향에 의존하고 있었다. 암거의 동적 수평토압 측정결과로부터 롤러 다짐장비를 콘크리트 구조물에 직각방향으로 다짐작업을 실시하는 것이 수평방향으로 다짐하는 것 보다 다짐효과를 증가하는 것으로 나타났다.

콘크리트 암거와 같은 지중구조물의 뒷채움시에 부등침하를 줄이기 위해서는 양질의 뒷채움 재료사용과 대형진동 다짐장비를 이용한 정밀한 다짐을 실시하는 것이 중요하다. 또한 효과적인 정밀 다짐은 진동 롤러의 강한 진동을 함께 구조물부에 근접하여 다지는 것이 필요하다. 그러나, 이와 같은 다짐방법은 과도한 충격하중 발생으로 구조물의 벽체균열 발생을 유발할 수 있다. 본 논문에서는 콘크리트 암거의 뒷채움 시공을 위하여 충격완화재의 종류와 다짐방법을 변화하여 다짐시의 구조물에 발생하는 다짐토압을 현장계측을 통하여 분석하였다. 타이어칩과 발포 폴리 스틸렌을 사용한 패널들을 뒷채움 다짐시공전 암거 벽면에 부착하였다. 충격완화재 Type A(Rubber)와 Type B(EPS)의 성능 비교를 위한 실내시험 결과 Type A는 Type B보다 작은 탄성계수와 큰 재료감쇠를 가지고 있어 보다 큰 충격완화효과를 기대할 수 있는 것으로 나타났다. 다짐장비는 대부분 큰 다짐에너지를 위하여 고주파수인 30Hz를 적용하였다. 현장계측 결과로부터 다짐하중에 의한 동적 수평토압의 크기는 다짐장비의 가진여부, 측정깊이, 다짐장비 이격거리 및 다짐방향에 의존하고 있었다. 암거의 동적 수평토압 측정결과로부터 롤러 다짐장비를 콘크리트 구조물에 직각방향으로 다짐작업을 실시하는 것이 수평방향으로 다짐하는 것 보다 다짐효과를 증가하는 것으로 나타났다.

아스팔트 포장의 배합설계 방법에서 사용하고 있는 마샬시험 장치는 다짐장치와 안정도 헤드의 주요한 두 부분으로 이루어져 있다. 다짐장치는 시료의 공극과 다짐도에 영향을 미치며 안정도헤드는 마샬안정도와 흐름치에 영향을 주기 때문에 다짐장치의 규격과 타격에너지, 안정도헤드의 형상은 어떠한 경우라도 일치하여야 배합설계시 최적아스팔트 함량을 정확하게 분석 할 수 있다. 그러나, 본 연구의 결과에 의하면 국내에서 사용되고 있는 마샬시험 장치는 서로 다른 규격과 형상을 가지고 있음은 물론, 각 기관마다 다짐장치를 설치하는 조건과 각 제조회사 장치의 받침목이 서로 상이하여 시험 결과의 오차는 물론 아스팔트 포장의 공용성에도 크게 영향을 미치기 때문에 마샬시험 장치의 범 국가적인 재정비가 필요한 것으로 나타났다.

아스팔트 포장의 배합설계 방법에서 사용하고 있는 마샬시험 장치는 다짐장치와 안정도 헤드의 주요한 두 부분으로 이루어져 있다. 다짐장치는 시료의 공극과 다짐도에 영향을 미치며 안정도헤드는 마샬안정도와 흐름치에 영향을 주기 때문에 다짐장치의 규격과 타격에너지, 안정도헤드의 형상은 어떠한 경우라도 일치하여야 배합설계시 최적아스팔트 함량을 정확하게 분석 할 수 있다. 그러나, 본 연구의 결과에 의하면 국내에서 사용되고 있는 마샬시험 장치는 서로 다른 규격과 형상을 가지고 있음은 물론, 각 기관마다 다짐장치를 설치하는 조건과 각 제조회사 장치의 받침목이 서로 상이하여 시험 결과의 오차는 물론 아스팔트 포장의 공용성에도 크게 영향을 미치기 때문에 마샬시험 장치의 범 국가적인 재정비가 필요한 것으로 나타났다.