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레이저 침탄된 TiZrN 코팅에서 탄소확산거동과 기계적 특성
유현조,김태우,김성훈,조일국,이희수,Yoo, Hyunjo,Kim, Taewoo,Kim, Seonghoon,Jo, Ilguk,Lee, Heesoo 한국결정성장학회 2021 韓國結晶成長學會誌 Vol.31 No.1
본 연구는 레이저 침탄된 TiZrN 코팅층의 탄소확산거동 측면과 이에 따른 기계적 특성 변화를 연구·고찰하였다. TiZrN 코팅에 탄소페이스트를 도포한 후, 레이저를 조사하여 침탄시켰다. 침탄 이후에 (111)상에 해당하는 XRD 피크가 저각으로 이동하여, 도핑된 탄소에 의한 격자팽창을 보여주었다. 아울러, 투입된 탄소의 입계 확산에 의한 결정립의 크기가 감소하였다. 침입된 탄소의 결합상태를 확인하기 위한 XPS 분석결과, 레이저의 열에너지를 통해 탄소가 TiZrN내 질소 원자와 치환되어 탄화물(TiC 또는 ZrC)을 보였다. 아울러, sp2와 sp3 혼성화 결합이 혼재하는 상태를 보여 비정질 탄소가 형성된 것을 확인할 수 있었다. 침탄 전후 TiZrN 코팅층의 단면 TEM 이미지와 inverse FFT 분석결과, 격자 중간에 물결형상이 관찰되어 결정립계 내 비정질 상의 형성을 보여주었다. 침탄 후 경도는 34.57 G Pa에서 38.24 G Pa로 증가하였으며, 마찰계수는 83 % 감소하였다. 특히, 외부 하중에 저항하는 지표로 활용되는 H/E는 0.11에서 0.15으로 증가하였고 wear rate는 65 % 개선되는 것을 확인할 수 있었다. This study was investigated in carbon diffusion behavior of laser-carburized TiZrN coating layer and the changes of mechanical properties. The carbon paste was deposited on TiZrN coatings, and the laser was irradiated to carburize into the coatings. The XRD peak corresponding to the (111) plane shifted to a lower angle after the carburization, showing the lattice expansion by doped carbon. The decreased grain size implied the compression by the grain boundary diffusion of carbon. The XPS spectra for the bonding states of carbon was analyzed that carbon was substitute to nitrogen atoms in TiZrN, as carbide, through the thermal energy of laser. In addition, the combination of sp2 and sp3 hybridized bonds represented the formation of an amorphous carbon. The cross-sectional TEM image and the inverse FFT of the TiZrN coating after carburizing were observed as the wavy shape, confirming the amorphous phase located in grain boundaries. After the carburization, the hardness increased from 34.57 GPa to 38.24 GPa, and the friction coefficient decreased by 83 %. In particular, the ratio of hardness and elastic modulus (H/E) which is used as an index of the elastic recovery, increased from 0.11 to 0.15 and the wear rate improved by 65 %.
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.
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.
무전해 Ni-TiO₂ 복합도금을 이용한 광분해 특성 연구
최철영(Chul young Choi),한길수(Gilsoo Han),조일국(Ilguk Jo),김영석(Young seok Kim),김양도(Yangdo Kim) 한국표면공학회 2009 한국표면공학회지 Vol.42 No.4
Many fundamental studies have been carried out regarding waste water and hazardous gas treatments technologies using the photolysis effect of TiO₂. However, a permanent use of TiO₂ particles immobilized using organic or organic-inorganic binders is impossible. In this study, Ni-TiO₂ composite coating was produced by electroless plating to trap TiO₂ particles in the Ni coating layer. The electroless plating was performed in the bath solutions with three different concentrations of TiO₂ particles : 10 g/l, 20 g/l, and 40 g/l. The surface and photolytic characteristics of the coating layer was investigated by the use of SEM, a scratch tester, and an UV-Visible spectrophotometer. The results showed that the amounts of immobilized TiO₂ particles and the photolytic rate of the coating increased with the initial content of TiO₂ particles in the electroless bath. In addition, the photolytic rate of the Ni-TiO₂ composite coating was remarkably promoted by etching process in 10% HCl solution.
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.
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.