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Composites Research(구 한국복합재료학회지)검색


  • - 주제 : 공학분야 > 재료공학
  • - 성격 : 학술지
  • - 간기: 격월
  • - 국내 등재 : KCI 등재
  • - 해외 등재 : -
  • - ISSN : 2288-2103
  • - 간행물명 변경 사항 :
논문제목
수록 범위 : 33권 5호 (2020)

B4C tile 삽입 B4Cp/Al7075 하이브리드 복합재의 계면 제어를 통한 내충격 특성의 향상

박종복 ( Jongbok Park ) , 이태규 ( Taegyu Lee ) , 이동현 ( Donghyun Lee ) , 조승찬 ( Seungchan Cho ) , 이상관 ( Sang-kwan Lee ) , 홍순형 ( Soon Hyung Hong ) , 류호진 ( Ho Jin Ryu )
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본 연구에서는 B4C tile 삽입 B4Cp/Al7075 하이브리드 복합재의 내충격성을 향상시키기 위하여 B4C/Al7075 계면의 제어법을 개발하고 제어된 계면의 특성에 관하여 분석하였다. 이를 위해 B4C 타일 표면에 B2O3, Ni, 그리고 Si을 각각 열산화, 무전해도금, 그리고 플라즈마 용사법을 이용하여 코팅하였다. 이후 코팅된 B4C 타일을 액상가압법을 이용하여 B4C/Al7075 복합재 내부에 삽입하여 B4C tile 삽입 B4Cp/Al7075 하이브리드 복합재를 제작하였다. 코팅의 효과를 체계적으로 분석하기 위해 계면에너지, 접합 강도, 그리고 내충격성을 측정하였다. 모든 코팅이 계면에너지, 계면강도, 내충격성을 증가시켰으며 특히 B2O3 코팅 시 내충격성이 86.8% 증가하였다. 본 연구는 차세대 경량 장갑, 방탄소재로 주목받고 있는 B4C/Al 계열 복합재의 성능을 향상시키는 핵심적인 표면처리법을 개발, 분석한 것에 의의가 있다.

교반주조 및 압연공정으로 제조된 B4C/Al6061 금속복합재료의 마모 및 기계적 특성 연구

이동현 ( Donghyun Lee ) , 오강훈 ( Kanghun Oh ) , 김정환 ( Junghwan Kim ) , 김양도 ( Yangdo Kim ) , 이상복 ( Sang-bok Lee ) , 조승찬 ( Seungchan Cho )
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본 연구에서는 교반주조 공정을 통해 B4C 입자가 균일하게 분산된 알루미늄 금속복합재료를 제조하고 후 공정으로 열간압연을 수행하였다. 제조된 복합재료의 미세조직, 기계적 특성 및 내마모 특성에 대해 분석하였다. 40 μm 크기의 B4C 입자가 균일하게 분산된 복합재료는 강화재의 체적율이 증가함에 따라 인장강도는 증가하였으며, 마모 성능도 개선되었다. 20 vol.% 복합재료의 경우 인장강도 값은 292 MPa로 기지재인 Al6061 대비 155% 증가하였다. 내마모시험 결과 20 vol.% 복합재료의 경우 마모 너비와 깊이가 각각 856 μm, 36 μm이며, 마찰계수는 0.382로 Al6061 대비 상당히 우수한 내마모 특성을 나타내었다.

액상가압성형 공정을 이용한 SiC 연속섬유 강화 마그네슘 복합재료 개발

조승찬 ( Seungchan Cho ) , 이동현 ( Donghyun Lee ) , 이영환 ( Young-hwan Lee ) , 신상민 ( Sangmin Shin ) , 고성민 ( Sungmin Ko ) , 김정환 ( Junghwan Kim ) , 김양도 ( Yangdo Kim ) , 이상관 ( Sang-kwan Lee ) , 이상복 ( Sang-bok Lee )
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본 연구에서는 액상가압성형 공정을 이용하여 SiC 연속섬유가 강화된 마그네슘 복합재료의 제조 가능성을 검토하였다. 액상가압성형 공정을 이용하여 SiC 섬유가 균일 분산된 AZ91 복합재료를 제조하였으며 열처리를 통하여 석출상을 제어하였다. SiC 섬유와 기지합금의 계면에 연속적인 Mg2Si상이 형성되면서 계면 결합력이 향상되었고, 제조된 복합재료의 상온 인장강도는 479 MPa로 우수한 기계적 특성을 나타내었다.

용융가압함침공정으로 제조된 TiC 세라믹 입자 강화 철강복합재의 염수환경에서의 부식 특성

이영환 ( Yeong-hwan Lee ) , 고성민 ( Seongmin Ko ) , 신상민 ( Sangmin Shin ) , 조승찬 ( Seungchan Cho ) , 김양도 ( Yangdo Kim ) , 김정환 ( Junghwan Kim ) , 이상관 ( Sang-kwan Lee ) , 이상복 ( Sang-bok Lee )
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본 연구에서는 용융가압함침공정을 이용하여 제조된 TiC 세라믹 입자강화 철강복합재를 제조하고 상용구상흑연주철과 비교를 위하여 미세조직 분석 및 경도 등 기초물성과 선박 해양 분야등의 적용가능성 검토를 위하여 염수환경에서의 부식 특성에 관한 연구를 진행하였다. 염수환경에서의 부식특성 비교 결과 구상흑연주철 대비 부식전위와 부식전류밀도 모두 낮은 값을 나타내었고, 낮은 연간부식률을 통하여 TiC-Fe 금속복합재의 내식성이 더 뛰어난 것을 확인하였다.

자전연소합성법 및 교반주조 공정으로 제조된 TiC/Mg 금속복합재료의 특성연구

이은경 ( Eunkyung Lee ) , 조일국 ( Ilguk Jo )
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본 연구에서는 Al-Ti-C 반응계의 점화온도에 대해 고찰하고, 자전연소합성법 및 교반주조 공정을 통해 TiC/Mg 금속복합재료를 제조하여 미세조직 및 기계적 특성을 분석하였다. 0, 10, 20, 30 vol.% TiC 입자가 균일하게 분산된 Mg 복합재료를 제조하였고, 강화재의 양이 증가할수록 기지 대비 우수한 압축강도 및 내마모특성을 보였다. 이는 in-situ 자전연소합성법에 의해 결함이나 불순물 등의 오염이 적은 TiC/Mg 금속복합재료 제조로 기지에서 강화재로의 효과적인 하중 전달에 의한 것으로 판단된다.

TiC-SKH51 금속 복합재를 이용한 공작기계 주축 진동 억제에 관한 연구

배원준 ( Wonjun Bae ) , 김성태 ( Sungtae Kim ) , 김양진 ( Yangjin Kim ) , 이상관 ( Sang-kwan Lee )
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고속 가공과 저중량 설계에 대한 수요가 증가함에 따라, 공작기계 주축의 진동 발생 가능성이 증가하고 있다. 또한 초정밀 가공에서 주축의 진동은 공작물 표면 형상에 큰 영향을 끼치게 된다. 다양한 가공 공정의 가공정밀도를 향상시키기 위해, 공작기계 주축 진동 문제를 해결하여야 한다. 이 논문에서, 공작기계 주축의 진동 억제를 위해 TiC-SKH51 금속 기지 복합재가 사용되었다. TiC-SKH51 복합재의 동적 특성을 확인하기 위해 충격 망치 시험을 수행하였다. FEA의 모드 분석 결과와 충격 망치 시험 결과를 비교하여 FEA의 신뢰성을 확인한 후, 공작기계 주축 모델의 해석이 실행되었다. FEA 결과로부터 진동 발생 억제를 위해 TiC-SKH51 복합재를 적용한 공작기계 주축이 사용될 수 있음을 확인하였다.

에폭시-실리카 나노 복합소재의 열화 특성 및 거동 분석

장서현 ( Seo-hyun Jang ) , 한유수 ( Yusu Han ) , 황도순 ( Do Soon Hwang ) , 정주원 ( Joo Won Jung ) , 김영국 ( Yeong K. Kim )
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이 연구에서는 에폭시 수지에 나노 실리카 입자의 농도가 열화 거동에 미치는 영향에 대해 알아보았다. 약 12 nm 크기의 실리카 입자를 에폭시 수지에 세가지 무게비로 섞은 나노 복합소재를 제작하여 열중량분석(Thermogravimetric Analysis, TGA)을 이용하여 여섯 가지의 서로 다른 승온률 하에서 열화거동 변화를 분석하였다. 등변환법(Isoconversional Method)에 기초한 Friedman, Flynn-Wall-Ozawa, Kissinger 그리고 DAEM(Distributed Activation Energy Method) 방식으로 활성화에너지를 정량적으로 계산하였다. 계산 결과에 의하면 순수 에폭시와 비교했을 때, 실리카 입자가 함유될 경우 활성화에너지가 상승한다는 것을 확인할 수 있었다. 그러나 10%와 18%의 활성화에너지 값이 유사함에 따라 반드시 함유랑에 비례하지는 않는 것으로 나타났다. 또한 각 방법에 의한 계산방식을 분석하여 그 결과를 비교하였다.

가혹 환경이 복합재/Ni-Cr 합금 접착전단강도에 미치는 영향 연구

조현태 ( Hyeon-tae Cho ) , 박성민 ( Seong-min Park ) , 김민준 ( Min-jun Kim ) , 황반토 ( Van-tho Hoang ) , 김학인 ( Hak-inn Kim ) , 손명숙 ( Myung-sook Son ) , 안종기 ( Jong-kee Ahn ) , 안지민 ( Ji-min An ) , 최진호 ( Jin-ho Choi ) , 남영우 ( Young-woo Nam ) , 권진회 ( Jin-hwe Kweon )
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본 논문에서는 항공기 팬 블레이드에 적용되는 복합재와 금속 간의 접합 구조물에 대한 온도, 습도에 따른 접착제의 물성 변화에 관해 연구하였다. 항공기 운용 시 노출되는 환경 조건을 고려하여 상온 건조(Room Temperature Dry, RTD), 고온 흡습(Evaluated Temperature Wet, ETW), 저온 건조(Cold Temperature Dry, CTD) 세가지 환경에서 강도 시험을 수행하였다. 접착전단강도 시험은 ASTM D3528을 기준으로 수행하였고, 파손 영역에 대한 마이크로 구조 특성을 SEM이미지를 통해 분석하였다. 연구 결과에 따르면 RTD 환경에서의 전단강도 대비하여 ETW 환경에서 72.8% 저하되었으며, CTD 환경에서는 56.5% 증가되었다. 이는 고온 및 수분 흡습이 접착제의 기계적 특성에 큰 영향을 미치는 것을 확인했고, 저온 환경에서는 모재와 접착제 모두 취성의 증가로 인해 접착 전단 강도가 향상된 것으로 분석되었다.

저 융점 바인더 복합화 및 압착공정을 통한 고강도 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET) 시트 개발

문재정 ( Jai Joung Moon ) , 박옥경 ( Ok-kyung Park ) , 김남훈 ( Nam Hoon Kim )
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본 연구에서는 저 융점 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET) 섬유(Low melting PET fiber: LMF)가 복합화된 PET 시트의 고밀도화 공정을 통해 고강도 PET 시트를 제조하였다. 복합화된 LMF는 열처리 과정에서 용융되어 개개의 PET 섬유를 연결해 섬유간의 계면결합력을 향상시켰다. 또한 PET시트의 고밀도화는 거대기공밀도를 감소시키고 중첩된 PET 네트워크간의 결합력을 향상시켜 결과적으로 압축 전 LMF-PET 시트와 비교하여 연신율은 유지하면서 약 410% 향상된 인장강도를 보여주었다. 또한 강화된 결합력은 PET 섬유 네트워크의 수축을 방지하여 우수한 치수안정성을 나타내었다.

나열법을 이용한 복합재 적층판 설계

정찬우 ( Chanwoo Joung ) , 배일준 ( Il-joon Bae ) , 박영빈 ( Young-bin Park )
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섬유강화 복합재 적층판은 높은 비강성과 비강도를 가지고 있으며, 자동차 및 항공과 같은 무게에 민감한 산업에서 경량화에 유용할 것으로 기대되고 있다. 하지만 복합재 적층판의 설계는 적층 개수와 적층 순서를 모두 결정해야 하는 어려움으로 인해 설계자의 축적된 경험과 직관에 의존하는 경우가 많고, 이는 필요 이상으로 제품의 중량이 증가하는 과설계로 이어질 수 있다. 본 연구에서는 주어진 하중을 견디고 최소 무게를 갖는 복합재적층판의 최적설계를 수행하였다. 나열법을 기반으로, 복합재 적층판의 설계 지침을 만족하는 모든 경우의 적층조합을 고려하였다. 복합재 적층판을 여러 개의 패널로 나누고, 각 패널의 응력 분포와 인접한 패널 간 연결성을 고려하여 최적의 적층 수와 적층 순서를 결정하였다. 강도를 고려하기 위해 Tsai-Wu 파손 이론으로부터 파손 지수를 최적화하였고, 압축 하중에 대해서는 좌굴 해석을 수행하였다. 적층각은 일반적으로 사용하고 있는 0, ±45, 90°를 사용하였다.
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