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SiC-Ti 금속기 복합재료의 강화거동에 관한 미시역학적 모델
김준완 ( Jun W. Kim ),김태원 ( T. W. Kim ) 한국복합재료학회 2003 Composites research Vol.16 No.3
금속복합재료 개발을 위한 고온가압 성형공정은 기지재료의 비탄성거동과 성형체 기공에 대한 충진 과정을 수반하며 이러한 강화공정은 압력, 온도 그리고 강화재와 모재의 상대부피분률과 같은 공정변수의 영향을 받게 된다. 특히 티타늄금속기 복합재료의 강화공정은 강화재와 모재 사이의 기계적 혹은 열적 특성 차이 및 생산환경으로 인한 다양한 형태의 손상이 발생할 수 있으며 따라서 이들을 극복하기 위한 재료특성, 작용압력, 온도, 시간조건 등과 공정에 따른 조직의 진전 등 미소역학적 연구가 수반된 최적의 고온가방강화공정의 개발이 요구되어진다. 이를 위하여 본 연구는 VHP방식을 이용한 SiC/Ti-6Al-4V 연속섬유강화 금속기 복합재료의 강화공정실험을 수행하였으며 특히 미시역학적 접근에 따른 다공성 재료의 구성방정식을 이용하여 보강재와 기지재료의 변형거동과 고온가압공정에 필요한 다양한 조건들을 실험결과와 비교 연구하였으며 유한요소해석을 통해 공정변수와 그에 따른 결과들을 고찰하였다. Densification occurs by the inelastic flow of the matrix materials during the consolidation processes at high temperature for MMCs, and the results depend on many process conditions such as applied pressure, temperature and volume fraction of fiber and matrix materials. This is particularly important in titanium matrix composites since material failure may occur by either the applied conditions or microstructural parameters through the processes, and thus a generic model based on micro-mechanical approaches enabling the evolution of density over time to be predicted has been developed. The mode developed is then implemented into FEM so that practical process simulation has been carried out. Further the experimental investigation of the consolidation behavior of SiC/Ti-6AI-4V composites using vacuum hot pressing has been performed, and the results obtained are compared with the model predictions.
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김준완(Jun W. Kim),김태원(T-W. Kim) 대한기계학회 2002 대한기계학회 춘추학술대회 Vol.2002 No.8
Densification occurs by the inelastic flow of the matrix materials of MMCs during the consolidation processes at high temperatures. The results depend on many process conditions such as applied pressure, temperature and volume fraction of fiber and matrix materials. This is particularly important in titanium matrix composites since materials failure may occur by either the applied conditions or microstructural factors through the processes. A generic model based on micro-mechanical approaches, therefore enabling the evolution of density over time to be predicted has been developed. Increasing temperature or pressure is shown to lead to increasing densification rate but the process-variables should be chosen by the consideration of the consequences of geometrical parameters for the materials. The mode developed is then implemented into finite element software so that practical process simulation has been carried out. Further the experimental investigation of the densification behavior of SiC/Ti-6Al-4V composites using vacuum hot pressing, together with thermo AE analysis has been performed, and the results obtained are compared with the model predictions.
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