활성환경에서 세라믹 수복 재료의 파괴 거동

배태성,윤선중,배태성,이민호 대한치과재료학회 2022 대한치과재료학회지 Vol.49 No.3

금속 재료와 세라믹 재료에 인장응력이 작용할 때의 파괴 거동을 비교해보면, 금속 재료는 소성변형으로 인하여 외부의 형상이 변화된 후 파절이 일어나고 또한 재료 내의 결함에서 비롯한 균열의 진전속도가 매우 느리므로 미세 결함은 파절 거동에 크게 영향을 미치지 않는다. 반면 세라믹 재료는 취성이 있고 거의 소성변형이 일어나지 않으므로 재료 내의 가장 취약한 결함부의 균열선단에서 응력의 집중과 확대가 일어나고 이 확대된 응력이 파괴 한계를 초과하면 균열이 빠르게 진전하여 파괴가 일어나므로 미세 결함이 파괴에 크게 영향을 미친다. 따라서 세라믹 소결체(포세린, 글라스-세라믹, 알루미나, 지르코니아)의 파괴 특성 평가 시는 결함의 영향을 고려하는 파괴인성의 측정이 요구된다. 세라믹 소결체는 내수성이 뛰어나고 산이나 알카리에 의해서도 침식이 일어나지 어렵기 때문에 이들 환경에 장시간 노출된 경우에도 강도는 그다지 크게 저하되지 않는다. 하지만, 이러한 액상의 조건에서 인장응력이 작용하는 활성환경에서 는 응력부식에 의한 침식이 일어나므로 시간이 경과하며 강도가 저하하여 기대수명이 단축되는 문제가 발생한다. 활성환경에서 응력부식에 의한 균열성장이 일어나는 경우에 강도에 비하여 작용력의 수준이 낮은 경우에는 응력부식에 의한 균열성장이 느리므로 문제가 되지 않지만, 반대로 강도에 비하여 작용력의 수준이 높은 경우에는 균열속도가 빨라서 내구수명이 크게 저하될 수 있으므로 강도가 높은 수복재료의 사용이 요구된다.

유리의 조성에서 MgO, Li_2O의 함량변화가 유리침투 알루미나 세라믹 재료의 강도와 색조의 변화에 미치는 영향

배태성,원대희,원상용,윤여은 大韓齒科器材學會 2002 대한치과재료학회지 Vol.29 No.3

This study was performed to investigate the effect of composition changes in glasses on the strength and shade of glass-infiltrated alumina ceramics. Six different borosilicate glasses containing MgO, Li₂O and ZrO₂ in the glass composition were prepared, porous alumina compacts were prepared by slip casting and sintered at 1100℃ for 2 hours. Dense composites were made by infiltration of molten glass into partially sintered alumina at 1110℃ for 6 hours. Specimens were polished sequentially form #800 to #2000 diamond wheel, and the final surface finishing on the tensile side was received an additional polishing sequence through 0.3 ㎛ diamond paste. To evaluate the effect of composition change in glass on the shade changes of glass-infiltrated alumina core ceramics, the color was measured by the CIE L^*, a^*, b^* color scale relative to standard source C. The biaxial flexure strength was measured using the ball-on-three-ball method at a crosshead speed if 0.5mm/min. The color change of composites infiltrated with experimental glasses to In-Ceram Glass AL1 showed that L^* values increased but a^* and b^* values decreased with addition of MgO, Li₂O and ZrO₂ in the glass composition. Maximum color difference of experimental glass-infiltrated alumina core ceramics was obtained in the Group B containing 2.4 mol% MgO in the glass composition. The maximum biaxial flexure strength values 47.41 MPa was obtained in the Group E containing 0.3 mol% Li₂O in the glass composition. The observation of fracture surfaces indicated the microstructurally rough surface with a tendency of toughening by crack deflection and crack bridging.

시효와 Thermocycling 처리한 치관전장용 복합레진의 마모특성 평가

배태성,강정길,송광엽 대한치과기재학회 2001 대한치과재료학회지 Vol.28 No.5

유리조성의 변화가 알루미나-유리 복합체의 강도에 미치는 영향

김현철,원대희,배태성 대한치과기재학회 1999 대한치과재료학회지 Vol.26 No.5

유리의 성질에는 역학적 성질(강도, 경도, 탄성율), 열적 성질(열팽창율, 비열), 전기적 성질(전기 전도도, 투전율), 광학적 성질(빛의 반사, 굴절), 화학적 성질(내수성, 내산성) 등이 있으며, 이들 성질은 유리를 구성하는 성분의 종류와 그들의 분율 등에 영향을 받는다. 즉 유리의 성질은 유리의 조성 변화에 따라 유리 구조가 변화하기 때문에 그 성질도 각각 다르게 나타난다. 유리를 구성하는 이온의 반경과 전하, 산소원자의 가교수와 비가교수 등과 같은 유리의 골격결합에 관련된 인자와 동일한 양이온에서의 배위수 변화 등에 의해서 크게 영향을 받으며, 열이력, 실투와 상분리의 유무, 불순물의 종류와 양, 균질도 등과 같은 제조 공정에 관련된 인자도 유리의 성질에 영향을 미친다. 세라믹 재료의 파괴에 대한 저항성을 증가시키기 위해서는 균열의 성장을 억제하는 것이 요구되며, 이들 위해 표면에 압축 잔류응력을 생성시키는 방법, 고강도의 세라믹 입자를 분산하거나 미세 결정상의 생성을 유도하여 균열의 굴곡이나 굴절을 유도하는 방법, 파괴과정에서 다수의 미세균열을 생성시켜 파괴에너지의 일부를 흡수하는 방법 등이 이용되고 있다.

同一한 衝擊에너지 條件下의 CFRP 斜交積層板의 衝擊損傷과 配向角의 關係

배태성,양동율,笠野英秋 대한기계학회 1992 대한기계학회논문집 Vol.16 No.10

본 연구에서는 충돌입자의 크기의 영향을 평가하기 위하여 동일한 운동에너지 를 갖는 직경 5mm 및 10mm의 강구를 시편에 충돌시킨 후 배항각 변화에 따른 손물역의 크기 변화를 초음파현미경(SAM)과 주사전자현미경(SEM)으로 관찰하였고, 충돌에 따른 압축강성의 변화를 고찰하기 위하여 충격전후의 압축탄성계수를 측정하였다. This study investigated the compressive Young's modulus and the impactinduced damage of CFRP angle-ply laminate under same impact energy condition. The specimens of angle-ply laminate composites [0.deg.$_{6}$/ .theta..deg.$_{10}$/ 0.deg.$_{6}$] with .theta..deg. =30.deg., 45.deg., 60.deg. and 90.deg. were employed, and damaged by steel balls of diameter of 5mm and 10mm propelled by air gun type impact testing machine. The impact damaged zones were observed through a scanning acoustic microscope(SAM), and their cross-sections were observed through a scanning electron microscope(SEM). The compressive Young's moduli before and after impact were measured, and compared with the theoretical values calculated. The results obtained were as follows: (1) The damage areas on the interfacial boundaries showed more severe change on the back side interface than on the impact side interface with increasing ply-angle. (2) The damage areas on the interfacial boundaries became larger with increasing impact velocity or ply-angle. (3) The impact damaged zone showed the delamination on the interfacial boundaries and transverse cracks inside laminas. (4) The impact damaged zone was affected by the impactor size and speed or ply-angle under same impact energy condition. (5) Compressive Young's moduli before and after impact were lower than theoretical value, but showed a similar change according to ply-angle. (6) Compressive Young's moduli after impact were higher than those before impact, but there was no remarkable change in apparent compressive modulus after impact.t.act.

CFRP 사교적층판의 충격손상에 관한 연구

배태성,입야영,양동률 대한기계학회 1993 대한기계학회논문집 Vol.17 No.2

본 연구에서는 CFRP 적층재를 구조재료로 사용할 경우 우수한 인장강도를 갖 지만, 충격하중에 취약한 특성을 갖기 때문에 구조안정성에 관한 큰 문제의 하나로 충 격손상을 받은 적층판의 잔류 압축강도가 현저히 저하되는 것이 문제점으로 지적되어 왔다.특히, 충격손상에 의한 압축강도의 저하는 인장강도보다 압축강도에 중점을 두는 항공기의 강도설계에서 중요한 문제가 되므로, 저속충격에 의한 복합재료 구조체 의 충격파괴의 문제를 잘 이해하는 것이 요구된다. 지금까지의 연구에 의하면 CFRP 복합적층재의 손상은 주로 층간박리현상과 손상역의 크기변화를 실험적으로 고찰하였 다. Carbon fiber reinforced plastics(CFRP) have gained increased application in aerospace structures because of their specific strength and stiffness, but are sensitive to impact-induced damage. An experimental investigation was carried out to evaluate the impact resistance of CFRP according to the ply angle. The specimens of angle ply laminate composites were employed with [0.deg. $_{6}$/ .deg.$_{10}$/0.deg.$_{6}$], in which 6 kinds of ply angle such as .deg.=15.deg., 30.deg., 45.deg., 60.deg., 75.deg. and 90.deg. were selected. The impact tests were conducted using the air gun type impact testing machine by steel balls of diameter of 5 mm and 10 mm, and impact-induced damages were evaluated under same impact speed of V=60m/s. The impact damaged zones were observed through a scanning acoustic microscope (SAM). The obtained results were summarized as follows: (1) Delaminations on the interfacial boundaries showed th directional characteristics to the fiber directions. The delamination area on the impact side (interface A) was considerably smaller compared to that of the opposite side (interface B). (2) Cracks corresponding to other delaminations than those mentioned in SAM photographs were also seen on the impact damaged zone. (3) The delamination patterns were affected by the ply-angle, the dimensions of the specimen, and the boundary conditions. (4) The impact damaged zone showed zone showed the delamination on the interfacial boundaries, transverse shear cracks of the surface layer, and bending cracks of the bottom layer.r.r.r.

알루미나-유리 복합체의 제조에 이용되는 유리의 조성에서 ZrO₂의 함량변화가 복합체의 기계적 성질에 미치는 영향

이주형,강동진,원대희,이민호,배태성 大韓齒科器材學會 2000 대한치과재료학회지 Vol.27 No.3

This study was performed to investigate the effect of ZrO2 addition in borosilicate glasses on the mechanical properties of alumina-glass composites. Porous alumina compacts were prepared by slip casing and sintered at 1100℃ for 2 hours. Dense composites were made by infiltration of molten glass into partially sintered alumina at 1200℃ for 6 hours. Specimens were polished sequentially from #800 to #2000 diamond disk, and the final surface finishing on the tensile side was received an additional polishing sequence through 0.3㎛ diamond paste. Biaxial flexure test was conducted by using ball-on-three-ball method at a crosshead speed of 0.5 mm/min. Fracture toughness was measured by a single edge V-notched beam (SEVNB) method with 2.5×5×20 mm rectangular bar. To examine the microstructural aspect of crack propagation in the alumina-glass composites, Vickers-produced indentation crack was made on the tensile surface at a load of 49.0 N and dwell time of 15 sec, and the radial crack patterns were examined by an optical microscope and a scanning electron microscope. The results obtained were summarized as follows: 1. The minimum biaxial flexure strength was obtained with an addition of 2 mol% ZrO₂ in glass composition and strength values increased with the increase of ZrO₂ content. 2. The minimum fracture toughness was obtained with an addition of 2 mol% ZrO₂ in glass composition and toughness values decreased with the increase of ZrO₂ content. 3. Fracture surfaces indicated the frictional interlocking of rough surfaces left behind the fracture front.

치과용 저온 및 초저온 용융형 도재의 파괴 특성 평가

배태성 대한치과재료학회 2003 대한치과재료학회지 Vol.30 No.3

양극산화된 Ti-6Al-7Nb 합금의 표면특성에 미치는 전해용액의 영향

배태성,원대희,이민호,이오연,권오성 한국생체재료학회 2004 생체재료학회지 Vol.8 No.4

This study was to investigate the surface properties and in vitro biocompatibility of electrochemically oxidized Ti-6Al-7Nb alloy by anodic spark discharge technique. Anodizing was performed at current density 30 mA/cm2 up to 300 V in electrolyte solutions containing glycerophosphate cacium salt (GP-Ca) calcium acetate (CA). Hydrothermal treatment was done at 300oC for 2 hours to produce a thin outermost layer of hydroxyapatite (HA). The bioactivity was evaluated from HA formation on the surfaces in a Hanks' solution with pH 7.4 at 36.5oC for 30 days. Anodic oxide films were porous with pore size of 1~3 mm and 3~4 mm thickness. The size of micropores, the thickness of oxide film, and the values of surface roughness increased with increasing CA content in electrolyte composition. The oxide films composed with strong anatase peak with presence of rutile peak, and showed the decrease in intensity of anatase peak but the increase in intensity of rutile peak. When increasing GP-Ca in electrolyte composition, the precipitated HA crystals showed the shape of thick and shorter rod. However, when increasing CA, the more fine needle shape HA crystals were appeared. It was shown that the intensity of anatase peak increased after hydrothermal treatment but was no difference in rutile peak. The corrosion voltage and the bioactivity in Hank's solution was accelerated when the anodic oxide film was formed in electrolyte composition of GP-Ca 0.02 mol/L and CA 0.3 mol/L.

이트리아 첨가 붕규산염 유리의 점도 평가

원대희,김기동,배태성 대한치과기재학회 1999 대한치과재료학회지 Vol.26 No.5