분말야금으로 제조된 Al-Ni-Fe-CNT 금속복합재의 전자기적 기계적 특성 분석 = Electromagnetic and Mechanical Properties of Al-Ni-Fe-CNT Metal Composites Prepared by Powder Metallurgy

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

As the problem of energy depletion and environmental pollution emerges all over the world, researches on development of new and renewable energy and development of lightweight materials to replace fossil energy depletion are actively underway. Among them, as a representative automobile using fossil fuel, interest in environmentally friendly vehicles using a motor instead of an internal combustion engine has been rapidly increased to replace the fuel. And thus, a soft magnetic characteristic study is being conducted to obtain a high magnetic flux density with a small magnetic field. The soft magnetic composite material has a great advantage compared with the existing electric steel sheet. In addition, the powder metallurgical process is used to produce these composites because it is simple sample, and mass production is possible with low cost.
In this study, mechanical alloying by cold compression molding of powder metallurgy was performed according to the mixing ratio of Al-Ni-Fe-CNT. After powder mixing, mold was prepared and the specimens were molded and sintered., The microstructure, mechanical and electromagnetic properties were analyzed. As the content of nickel and iron was increased, it was confirmed that lightness was improved according to the aluminum content and the electromagnetic characteristics were improved. After analysis and comparing the specimens with the motor core sold in the market, It is not appropriate to apply it to the motor. In the future, it will be possible to substitute various lightweight materials through optimization of powder blending, pressure and sintering conditions.

국문 초록 (Abstract)

전세계적으로 에너지 고갈 및 환경오염의 문제가 대두됨에 따라 화석에너지 고갈을 해결하기 위해 대체할 신재생에너지 개발 및 경량 소재 개발의 연구가 활발히 진행되고 있다. 그 중 화석연료를 사용하는 대표적인 자동차로써 연료를 대체하기 위해 내연기관이 아닌 모터를 이용한 친환경 차량에 대한 관심이 급증함에 따라, 적은 자기장으로 높은 자속밀도를 얻을 수 있는 연자성 연구가 진행되고 있다. 연자성 복합재료는 기존 전기강판과 비교하였을 때 큰 이점을 가지고 있으며, 공정이 단순하고 대량생산이 가능하여 생산단가가 저렴하기 때문에 분말야금 공정으로 제작된다.
본 연구에서는 Al-Ni-Fe-CNT의 배합비율에 따라 분말야금공정의 냉간 압축 성형을 선정하여 기계적 합금화를 진행하였고 분말 혼합 이후, Die 성형한 뒤 시편 제작 후 소결하여 미세 구조와 기계적 특성 그리고 전자기적 특성을 분석하였으며, 이를 통해 알루미늄 함량에 따른 경량특성을 확인하였고, 니켈과 철의 함량이 증가할수록 전자기적 특성이 증가하는 것을 확인할 수 있었다. 시중에 판매되고 있는 모터코어와 비교분석을 실시한 뒤 분석결과 제작된 시편의 전기모터에 적용은 적절하지 않는 것으로 생각 되나, 향후 분말 혼합 재정립, 압력 및 소결 조건 최적화를 통하여 다양한 경량 소재로 대체 적용이 가능할 것으로 생각된다.

목차 (Table of Contents)

• 제1장 서 론 1
• 제2장 이론적 배경 3
• 2.1 금속기지 복합재료 3
• 2.2 분말 야금 공정 11
• 2.3 자성 재료 13
• 제3장 실험 방법 17
• 3.1 원료 분말 재료 17
• 3.2 분말 혼합 19
• 3.3 시편 제작 21
• 제4장 결과 및 고찰 25
• 4.1 미세조직 및 성분분석 25
• 4.2 밀도 분석 30
• 4.3 경도 분석 34
• 4.4 굽힘 강도 분석 37
• 4.5 전자기적 특성 분석 42
• 제5장 결 론 55