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 )  한국복합재료학회, Composites Research(구 한국복합재료학회지) [2020] 제33권 제5호, 251~255페이지(총5페이지)

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.

TAG 금속복합재료, Metal matrix composites, 용융가압합침, Liquid pressing infiltration, 탄화 타이타늄, Titanium carbide, 동전위 분극, Potentiodynamic polarization

자전연소합성법 및 교반주조 공정으로 제조된 TiC/Mg 금속복합재료의 특성연구

이은경 ( Eunkyung Lee ) , 조일국 ( Ilguk Jo )  한국복합재료학회, Composites Research(구 한국복합재료학회지) [2020] 제33권 제5호, 256~261페이지(총6페이지)

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.

TAG 마그네슘 기지, Magnesium matrix, 금속복합재료, Metal matrix composite, 자전연소합성, Self-propagating high-temperature synthesis, 기계적특성, Mechanical property

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

배원준 ( Wonjun Bae ) , 김성태 ( Sungtae Kim ) , 김양진 ( Yangjin Kim ) , 이상관 ( Sang-kwan Lee )  한국복합재료학회, Composites Research(구 한국복합재료학회지) [2020] 제33권 제5호, 262~267페이지(총6페이지)

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.

TAG 유한 요소 해석, Finite element analysis, 충격 망치 시험, Impact hammer test, 금속 기지 복합재, Metal-matrix composite, 공작기계 주축, Machine tool spindle, 진동 저감, Vibration suppression

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 )  한국복합재료학회, Composites Research(구 한국복합재료학회지) [2020] 제33권 제5호, 268~274페이지(총7페이지)

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 1...

TAG 에폭시, Epoxy, 실리카 나노복합재료, SiO_{2 nano composite}, 열화, Thermal degradation, 등변환법, Isoconversional method

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 )  한국복합재료학회, Composites Research(구 한국복합재료학회지) [2020] 제33권 제5호, 275~281페이지(총7페이지)

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...

TAG 복합재, Composite, 접착전단강도, Adhesive shear strength, 고온 흡습, Elevated temperature wet, 저온 건조, Cold temperature dry

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 )  한국복합재료학회, Composites Research(구 한국복합재료학회지) [2020] 제33권 제5호, 282~287페이지(총6페이지)

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.

TAG 고분자필름, Polymer film, 기계적 물성, Mechanical properties, 압착공정, Compression process, 복합소재, Composite materials, 계면결합력, Interfacial bonding force

나열법을 이용한 복합재 적층판 설계

정찬우 ( Chanwoo Joung ) , 배일준 ( Il-joon Bae ) , 박영빈 ( Young-bin Park )  한국복합재료학회, Composites Research(구 한국복합재료학회지) [2020] 제33권 제5호, 288~295페이지(총8페이지)

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 최적...

TAG 복합재 적층판, Composite laminate, 최적 설계, Optimal design, 나열법, Enumeration method, 설계 지침, Design guideline

I-fiber Stitching 공법을 적용한 복합재료 Single-lap Joint의 Stitching 패턴과 각도에 따른 정적 강도 연구

송상훈 ( Sang-hoon Song ) , 백중택 ( Joong-tak Back ) , 안우진 ( Woo-jin An ) , 최진호 ( Jin-ho Choi )  한국복합재료학회, Composites Research(구 한국복합재료학회지) [2020] 제33권 제5호, 296~301페이지(총6페이지)

적층복합재는 면내 방향의 물성은 우수하지만 두께 방향의 물성이 취약하여 굽힘, 비틀림하중이 가해질 때 층간 분리(Delamination) 현상이 쉽게 나타난다. 층간 분리 현상을 지연하는 복합재의 두께 방향 물성 보강법으로는 Z-pinning, Stitching, Tufting 등이 있으며, 대표적으로 Z-pinning과 Stitching 공법을 많이 사용한다. Z-pinning 공법은 prepreg의 두께 방향으로 금속 핀이나 카본 핀을 적용하여 보강하는 공법이고, Stitching 공법은 프리폼에 상부 및 하부 섬유를 교차시켜 두께방향으로 기계적 강도를 향상시키는 방법이다. 본 논문에서는 Z-pinning과 Stitching 공법의 단점을 보완 및 개선한 I-fiber stitching 공법을 제안하였...

TAG Stitching, I-fiber, 단일 겹치기 이음, Single-lap Joint

경화공정에 따른 복합재 부품 외부와 내부의 경화 거동 차이에 대한 연구

현동근 ( Dong Keun Hyun ) , 이동승 ( Dong Seung Lee ) , 신도훈 ( Do Hoon Shin ) , 김지훈 ( Ji Hoon Kim )  한국복합재료학회, Composites Research(구 한국복합재료학회지) [2020] 제33권 제5호, 302~308페이지(총7페이지)

본 연구는 탄소 복합소재를 이용하여 오토클레이브와 진공백(Vacuum Bag Only) 공정으로 소재의 열전도 계수를구하고 경화 거동 모델을 통해 표면부와 내부의 경화 거동을 예측 및 비교하였다. 공정에 따른 열전도 계수의 변화로 인해 내부 온도가 표면부와 차이를 보였다. 오토클레이브 공정의 경우 높은 열전도 계수를 통하여 표면부와 내부의 온도는 거의 일치를 하였으며, 경화 거동 역시 유사하게 진행이 되었다. 하지만, 진공백 공정의 경우 표면부와 내부의 경화 거동이 많은 차이를 보였다. 이 차이는 부품 내부의 품질 및 공기 배출에 영향을 준다. 기계적 물성 차이를 확인하고자 0도 단방향 시편으로 압축시험을 수행하였고, 그 결과 진공백 성형이 조금 낮은 물성을 갖는다는 것을 확인하였다.

TAG 복합재료, Composite materials, 진공백 성형, Vacuum Bag Only processing, 열전도 계수, Thermal conductivity, 경화 거동, Cure behavior, 경화도, Degree of cure

우주 발사체용 복합재 산화제 탱크 구조물의 극저온 열충격에 따른 투과도 성능 평가

김정명 ( Jung-myung Kim ) , 홍승철 ( Seung-chul Hong ) , 최수영 ( Soo-young Choi ) , 정상원 ( Sang-won Jeong ) , 안현수 ( Hyon-su Ahn )  한국복합재료학회, Composites Research(구 한국복합재료학회지) [2020] 제33권 제5호, 309~314페이지(총6페이지)

우주 발사체용 극저온 추진제 탱크 경량화를 위한 고분자복합재료의 적용은 방향성을 가지는 복합재의 특성으로 인해 기체 투과도 성능 규명이 선행되어야 한다. 이러한 특성은 탱크 안정성 및 탑재 연료량 산정과 같은 성능 및 경제성과 직결된 지표다. 본 연구에서는 구조해석을 통해 도출된 극저온 추진제 탱크의 구조에 대하여 2가지 두께에 대한 투과도를 실험적으로 평가하였으며, 나아가 극저온-상온 환경에 노출된 열충격 횟수에 따른 시편의 비가역적 특성에 대한 투과도 분석 결과를 포함한다. 연구에 사용된 복합재는 두께에 반비례하며 열충격 횟수에 비례하는 투과도 특성을 보였으며, 우주 발사체용 극저온 추진제 탱크 소재로 적절한 투과도 성능을 가지는 것을 검증하였다.

TAG 투과도, Permeation, 극저온, Cryogenic, 열충격, Thermal-shock, 추진제 탱크, Propellant tank

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