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습식 교반 및 방전 플라즈마 소결 공정에 의한 CNT 분산 Cu 복합재료 제조
조승찬,조일국,이상복,이상관,최문희,박재홍,권한상,김양도,Cho, Seungchan,Jo, Ilguk,Lee, Sang-Bok,Lee, Sang-Kwan,Choi, Moonhee,Park, Jehong,Kwon, Hansang,Kim, Yangdo 한국분말야금학회 2018 한국분말재료학회지 (KPMI) Vol.25 No.2
Multi-walled carbon nanotube (MWCNT)-copper (Cu) composites are successfully fabricated by a combination of a binder-free wet mixing and spark plasma sintering (SPS) process. The SPS is performed under various conditions to investigate optimized processing conditions for minimizing the structural defects of CNTs and densifying the MWCNT-Cu composites. The electrical conductivities of MWCNT-Cu composites are slightly increased for compositions containing up to 1 vol.% CNT and remain above the value for sintered Cu up to 2 vol.% CNT. Uniformly dispersed CNTs in the Cu matrix with clean interfaces between the treated MWCNT and Cu leading to effective electrical transfer from the treated MWCNT to the Cu is believed to be the origin of the improved electrical conductivity of the treated MWCNT-Cu composites. The results indicate the possibility of exploiting CNTs as a contributing reinforcement phase for improving the electrical conductivity and mechanical properties in the Cu matrix composites.
용융가압함침공정을 이용한 세라믹 입자 강화 철강복합재료의 제조성 검증
조승찬 ( Seungchan Cho ),이영환 ( Yeong-hwan Lee ),고성민 ( Seongmin Ko ),박현재 ( Hyeon Jae Park ),이동현 ( Donghyun Lee ),신상민 ( Sangmin Shin ),조일국 ( Ilguk Jo ),이상관 ( Sang-kwan Lee ),이상복 ( Sang-bok Lee ) 한국복합재료학회 2018 Composites research Vol.31 No.4
본 연구에서는 용융가압함침 공정을 이용하여 TiC, TiB<sub>2</sub>, Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub> 세라믹 입자가 분산된 SUS431 금속복합재료를 제조하고 미세조직을 분석하여 세라믹 입자에 따른 제조성에 대해 검토하였다. 젖음성이 나쁜 Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>의 경우 내부에 결함이 다수 존재함을 알 수 있었으며, TiB<sub>2</sub> 및 TiC 입자 강화 복합재의 경우 상대적으로 결함이 적고 강화재가 균일 분산되었음을 확인하였다. 특히, TiC-SUS431 복합재료의 경우 TiC와 Fe계 기지합금의 우수한 젖음성 및 용융가압함침공정 적용으로 우수한 계면 특성을 가지며 결함이 적고 균일한 미세조직을 가지는 것을 확인하였다. Various ceramic particulate such as TiC, TiB<sub>2</sub>, Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub> reinforced SUS431 matrix composites were successfully fabricated by a novel liquid pressing infiltration process. Microstructures of the SUS431 composite were analyzed to determine manufacturability of composites. Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>-SUS431 composite had lots of defects due to poor wettability between the Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub> and steel matrix. On the other hand, TiC was uniformly dispersed in the SUS431 matrix than TiB2 and Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub> due to good wettability and interfacial properties.
용융가압함침 공정으로 제조한 TiC-SKD11 복합재료의 미세조직 및 내마모 특성
조승찬 ( Seungchan Cho ),조일국 ( Ilguk Jo ),이상관 ( Sang-kwan Lee ),이상복 ( Sang-bok Lee ) 한국복합재료학회 2017 Composites research Vol.30 No.3
본 연구에서는 용융가압함침 공정을 통해 고체적율의 TiC 입자가 균일 분산된 SKD11 금속복합재료를 제조하고, 미제조직, 기계적 특성 및 내마모 특성에 대해 분석하였다. 약 60 vol%의 TiC가 균일하게 분산된 TiC-SKD11 복합재료를 제조함으로써 SKD11 대비 약 24% 경량화에 성공하였고 경도 및 압축항복강도는 증가하였다. 내마모 시험 결과 복합소재의 우수한 내마모 특성을 확인하였으며, 이는 높은 경도를 가지는 TiC 입자가 SKD11 기지와 강한 계면 결합력을 가지면서 높은 체적율로 존재함으로 인한 분산강화 효과와 TiC에 의한 SKD11의 산화 억제가 원인으로 판단된다. Titanium carbide (TiC) reinforced SKD11 matrix composites were successfully fabricated by a novel liquid pressing infiltration process. Microstructure, mechanical properties, and wear characteristics of the fabricated 60 vol% TiC-SKD11 composite are analyzed. The composite exhibits superior mechanical properties, such as hardness and compressive strength with 24% lower density as compared with SKD11. Improved wear resistance of the TiC-SKD11 composite originates from uniformly reinforced TiC having strong interfacial bonding strength between TiC/ SKD11 interface.
이종입자 강화 SiC/Al7075 금속복합재료의 압축특성 및 마모특성 연구
이동현,조승찬,김양도,이상관,이상복,조일국,Lee, Donghyun,Cho, Seungchan,Kim, Yangdo,Lee, Sang-Kwan,Lee, Sang-Bok,Jo, Ilguk 한국복합재료학회 2017 Composites research Vol.30 No.5
본 연구에서는 액상가압공정을 통해 고체적율의 SiC 입자가 균일 분산된 알루미늄 금속복합재료를 제조하고, 미세조직, 기계적 특성 및 내마모 특성에 대해 분석하였다. 입자크기가 다른 이종 SiC 입자가 약 60 vol.% 이상의 체적율로 균일하게 분산된 SiC/Al7075 복합재료는 단일 SiC 입자로 강화된 복합재료에 비해 체적율이 약 12% 이상 높았으며 압축강도가 200 MPa 이상 증가하였다. 내마모시험 결과 이종 SiC 입자 금속복합재료의 경우 마모너비와 깊이가 각각 $285.1{\mu}m$, $0.45{\mu}m$이며, 마찰계수는 0.16으로 내마모 특성이 가장 우수하였다. In this study, we have investigated microstructure, mechanical properties and wear characteristic of aluminum metal matrix composites with a high volume fraction and uniformly dispersed SiC particles which produced by a liquid pressing process. The volume fraction of bimodal SiC/Al7075 composite was 12% higher than that of the monomodal SiC/Al7075 composite and a compressive strength is increased about 200 MPa. As a result of the abrasion test, the wear width and depth of the bimodal SiC/Al7075 composite were $285.1{\mu}m$ and $0.45{\mu}m$, respectively. The coefficient of friction of bimodal SiC/Al7075 was 0.16.
분말야금공정으로 제조된 TiC/steel 금속복합재료의 미세조직 및 기계적 물성 연구
이지혜 ( Jihye Lee ),조승찬 ( Seungchan Cho ),권한상 ( Hansang Kwon ),이상관 ( Sang-kwan Lee ),이상복 ( Sang-bok Lee ),김대하 ( Daeha Kim ),김정환 ( Junghwan Kim ) 한국복합재료학회 2021 Composites research Vol.34 No.5
본 연구에서는 3 wt.%, 10 wt.% Cr이 함유된 Fe-합금 분말을 기지 금속으로 하여 분말야금공정을 통해 TiC/steel 금속복합재료를 제조하였다. 이후 복합재료의 기계적 물성에 미치는 열처리의 영향을 고찰하고자, 어닐링 열처리 및 칭-템퍼링 열처리를 실시하였다. 인장, 압축 그리고 항절력 시험과 미세조직 분석을 통하여 Cr 함량 및 열처리 조건에 따른 미세조직의 변화와 구조적 강도 변화의 연관성을 고찰하였다. 10 wt.% Cr을 함유한 TiC/steel의 경우, TiC/steel 계면에서 형성된 조대한 Cr carbide의 영향으로 상온 인장강도 및 항절력이 크게 저하하였다. 이에 반해 압축강도에서는 Cr이 3 wt.%, 10 wt.% 함유된 TiC/steel 복합재료 모두 Cr carbide의 유무와 관계없이 어닐링 열처리 시편에 비해 칭-템퍼링 열처리 후 약 4 GPa에 달하는 높은 압축강도를 보였다. In this study, TiC/steel metal matrix composites were fabricated by powder metallurgy process using Fealloy powders with 3 wt.% Cr and 10 wt.% Cr, respectively, as matrix material. Subsequently, the composite samples were heat treated by the annealing and quenching-tempering(Q-T), respectively, to understand the effect of heat treatment on the mechanical properties of the composites. The correlation between microstructure and structural strength depending on the chromium content and the heat treatment conditions was studied through tensile, compressive, and transverse rupture test and microstructural analysis. In the case of TiC/steel composite containing 10 wt.% Cr, the tensile strength and transverse rupture strength at room temperature were significantly lowered by the influence of coarse chromium carbide formed at the TiC/steel interface. On the other hand, both TiC/steel composites containing 3 wt.% Cr and 10 wt.% Cr showed much higher compressive strength of about 4 GP after quenchingtempering compared to the annealed specimens regardless of the presence of the chromium carbide.
고체적률 TiB<sub>2</sub>-Al1050 금속복합재료의 미세조직 및 기계적 특성 연구
고성민 ( Seongmin Ko ),박현재 ( Hyeonjae Park ),이영환 ( Yeong-hwan Lee ),신상민 ( Sangmin Shin ),이동현 ( Donghyun Lee ),조일국 ( Ilguk Jo ),이상복 ( Sang-bok Lee ),이상관 ( Sang-kwan Lee ),조승찬 ( Seungchan Cho ) 한국복합재료학회 2019 Composites research Vol.32 No.1
본 연구에서는 액상가압성형공정을 이용하여 고체적률 TiB2 입자가 균일하게 분산된 알루미늄 복합재료를 제조하고 미세조직과 기계적 물성을 분석하였다. 제조된 알루미늄 복합재료 내에 TiB2는 약 56 Vol.% 존재하였으며 Al1050 기지재 내부에 TIB2 세라믹 강화재의 균일한 분산에 의한 분산강화 효과로 경도는 230.5 Hv로써 기지재(Al1050) 대비 약 10배, 인장강도는 306.4MPa로 약 4.5배, 압축항복강도는 581.7MPa로 약 9.8배 증가하였다. In this study, Al1050 composites reinforced with uniformly dispersed, high volume fraction TiB2 particles were fabricated by liquid pressing process and analyzed to microstructure, mechanical properties. Hardness, ultimate tensile strength and compressive yield strength of the 56 vol.% TiB2-Al1050 composite increased to 10, 4.5 and 9.8 times, respectively, compared with those of the Al1050 due to dispersion hardening effect of uniformly dispersed TiB2 in the Al matrix.