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        비금속 재질상의 금속화 (metallizing) 에 관한 연구

        조종수,한상목,최상흘 대한금속재료학회(대한금속학회) 1970 대한금속·재료학회지 Vol.8 No.2

        본 연구는 전기의 부도체인 플라스틱 및 유리와 같은 비금속 재질 표면에 금속을 피복하여 비금속 재질의 여러 성질을 향상시키는 것을 목적으로 하였다. 비금속 재질은 전기도금이 불가능함으로 화학도금 방법을 택하였으며 우선 재료는 PS 수지와 유리표면에 니켈 및 동의 금속화를 시도하였다. 각 재질에 대한 금속화의 최적조건과 온도, pH 및 농도에 의한 영향 등을 고찰하고 피복층 계면조직에 대한 현미경 관찰 등을 주로 하였다.

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        고규소 Al 합금의 초정미세화와 기계가공성에 대하여

        이상익,김수영,남태운 대한금속재료학회(대한금속학회) 1974 대한금속·재료학회지 Vol.12 No.3

        1. 序論 高珪素-Al 合金은 熟膨脹係數가 작고 耐磨耗性이 우수하며 比重이 작아서 그 용도가 넓고 중요한 합금이다. 그러나 이 合金의 실용화에 가장 큰 결함이 되는 것은 初晶珪素의 조대화 현상이다. 初晶珪素의 조대화는 이 合金의 기계적 성질 및 기계가공성에 큰 영향을 주므로 初晶珪素의 微細化에 대한 연구는^(1-7)) 지금까지 多角度로 행하여지고 있으나 初晶珪素의 微細化에 따르는 微細化 원소의 영향과 기계적성질에 미치는 영향은 연구^3)) 된 바가 거의 없으며 기계가공성에 대한 연구도 거의 없다. 著者는 본 연구에서 微細化 添加元素인 적린, S, Cu, Mg을 사용하여 微細化 정도와 기계적성질 및 가공성에 미치는 영향을 조사 검토하였다. 2. 實驗方法 사용된 원료는 純 Al(99.7%)와 金屬 Si(98.0%)을 重油爐에서 Al-Si 母合金(30% Si)을 제조하여 그것을 다시 100번 흑연도가니를 사용하여 Al과 함께 熔解하여 Al-20% Si 合金 熔湯을 만들었다. 소정의 熔湯에 添加元素를 處理한 후 200℃ 정도로 예열한 20㎜φ, 100㎜ 길이와 20㎜φ, 200㎜ 길이의 鑄鐵材 金型에 주입하여 시료를 제조하였다. 시편은 시료 低面에서 200㎜ 부근을 절단 채취하여 조사하였다. 硬度는 vickers hardness로, 測定하였으며 선반가공은 회전속도를 분당 24, 150, 600으로 변화시키면서 chip를 채취하였고 그 외의 가공조건은 일정하게 하여서 행하였다. 機械加工性을 調柱하기 위한 surface roughness 測定은 촉침식으로 행하였다. 3. 實驗結果 및 考察 3.1. 微細化에 대해서 微細化원소의 微細化 기능을 고찰하기 위해 Cu 1%, Mg 1%, 적린 0.2%, S 0.4%를 단독 혹은 二重, 三重 처리를 하였다. 적린이나 S처리가 Cu 나 Mg 처리보다 효과가 컸으나 적린이나 S의 단독처리 보다는 Cu 나 Mg 처리후의 二重處理가 微細化를 크게 향상시켰다. 이것은 더욱 많은 heterogeneous nucleation을 일으킬 수 있는 要因을 Cu 나 Mg이 기여한 것이라 생각된다. 3.2. 機械的 性質에 대해서 3.2.1. 硬度 微眞化원소 첨가에 따르는 硬度變化가 初晶 Si上에서는 크지 않으므로 matrix 부분을 조사 검토하였다. 微細化 能이 큰 적린이나 S는 경도를 저하시키고 Cu나 Mg은 경도를 增加시킨다. 前者에 있어서는 그 理由가 不明치 않으나 後者는 Cu, Mg 金屬自體의 영향이 크다고 생각된다. 또한 熟處理效果도 同一한 경향을 보여준다. 3.2.1. 引張 强度 모든 微細化원소 첨가는 引張强度를 현저하게 증가시키며 熱處理도 또한 同一한 경향을 나타낸다. 鑄放상태에서는 그 증가 效果가 거의 비슷하게 나타나나 熱處理後의 그 증가 효과는 크게 다르게 나타났다. 즉 적린이나 S의 경우는 그 효과가 微少하게 증가하나 Cu나 Mg의 경우에는 크게 증가하였다. 이것은 前者의 경우는 初晶微細化만의 효과임에 반하여 後者는 初晶珪素의 微細化 溶體化處理, 時效處理의 複合효과에 기인되기 때문이라고 생각된다. 3.3. 機械加工性에 대하여 3.3.1. 切削性에 대해서 선반의 회전속도를 변화시키면서 chip의 모양을 조사 검토하였으며 微細化 能이 큰 원소일수록 切削性이 양호하다고 생각된다. 3.3.2. Roughness에 대해서 同一 조건하에서 일정한 가공속도로 가공한 시편의 surface roughness는 微細化 효과가 클수록 자승평균 거칠기는 작아진다. 4. 結論 1). 적린이나 S는 Cu나 Mg의 존재하에 더욱 큰 微細化 효과를 나타낸다. 2). 적린이나 S는 경도를 저하시키고 Cu나 Mg은 경도를 향상시키며 열처리 효과도 Cu나 Mg이 크다. 3). 引張强度는 微細化원소 첨가에 따라 증가하나 열처리 효과에서는 Cu나 Mg이 적린이나 S보다 크다. 4). 微細化 處理는 機械加工性을 향상시킨다.

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        Zn/Mg 비가 높은 Al-Zn-Mg 합금의 시효경화특성

        박희선 대한금속재료학회(대한금속학회) 1974 대한금속·재료학회지 Vol.12 No.1

        1. 目的 알미늄輕合金中 超强力合金인 Al-Zn-Mg系 合金(ESD, 75S等)은 第2次大戰中 世界重要 各國에서 거의 同時에 開發되어 主로 軍用航室機의 製造에 쓰여져 왔다. 그러나 이 合金은 應力腐食感受性이 敏感하기 때문에 充分히 그 自體强度를 發揮하지 못하는 缺點이 있다. 大戰後 今日까지 이 合金에 關한 硏究는 精力的으로 계속되어왔고 諸特性의 機構等도 大部分 明白히 알려졌다. 그러나 ESD나 75S가 實用化되면서부터 30餘年經過한 오늘날까지 그 組成이며 熱處理方法 및 應力腐食感受性等에 關하여 實用上 뚜렷한 改善이 되어 있지 않다. 따라서 그 物理的(機械的)化學的 性質도 開發當初에 比하여 거의 向上되어 있지 않은 것은 極히 奇妙한 現象이라고 느껴진다. 戰前 많은 사람들에 依하여 硏究되었으나 實用化되지 못한 Al-Zn-Mg系 强力合金을 檢討하여 보면 거의 例外없이 Zn와 同時에 Mg量도 높다. 卽 高Zn 高Mg로서 Zn/Mg 比가 낮은 것이 特徵이다. 이것은 狀態圖上으로서는 T區域合金이다. 이들 合金은 强度는 높으나 高溫變形抵抗이 크고 또 應力腐食 感受性이 대단히 敏感하여 實用化되지 못하였다. 따라서 現在의 實用合金은 이를 合金보다 Zn와 함께 Mg의 量도 낮은 것이 常例이다. 한편 Zn量을 높이고 Mg量을 낮게한 所謂 Zn/Mg 比가 높은 Al-Zn-Mg系合金(η相區域)에 對하여서는 現在까지 거의 硏究되어 있지 않다. 따라서 Zn/Mg 比가 높은 高Zn 低Mg의 Al-Zn-Mg合金에 對하여 一聯의 檢討를 加하는 것은 더 優秀한 新合金開發에 對한 實用的 見地뿐만 아니라 金屬學的 面에서도 意義깊다고 生覺한다. Fig.1-1은 200℃에서의 Al-Zn-Mg三元系의 Al귀의 擴大斷面圖이다. 이것으로 볼 때 從來의 三元合金 範圍의 Zn7% 以下, Mg 1.2% 以上은 어느 것이나 α+T相임을 알 수 있다. Fig.1-2는 Fig.1-1과 같은 斷面圖에 이제까지의 硏究에 依한 抗張力 曲線이다. 그림이 있어서 X票는 現在쓰이고 있는 Al-Zn-Mg系 世界 主要國의 漂準規格合金이다. α+η相區域에서의 O票는 本 硏究에서 取扱한 合金으로 이 領域에서의 同强度線은 本實驗結果로 採擇한 것이다. 이들 曲線은 α-T區域의 曲線延長과 잘 連結됨을 알 수 있다. 2. 實驗方法 試料는 Zn 10%에다 Mg을 0.5, 0.75, 1.0% 添加한 高純度合金을 主로 하고 比較하기 爲하여 市販實用合金과 組織이 비슷한 Zn 5%, Mg 1.6% 高純度三元合金 및 7NOl(JIS)合企을 擇하였다. 以下에서는 Zn 10%系合金을 X合金, 比較試料인 Zn 5%, Mg 1.6% 合金을 A合金, 7NOl 合金을 B合金이라고 부르기로 한다. Table 1에 이들 合金의 化學組成을 나타냈다. 時效硬化의 測定은 Vickers 硬度計에 依하였다. 本報에서는 (1) 時效溫度의 影響, (2) 二段時效에 있어서의 豫備時效의 影響, (3) 直接燒入과 復元後의 時效, (4) 時效擧動에 의한 Mg의 影響, (5) 燒入速度의 影響, (6) 活性化 energy等에 對하여 實驗한 結果에 對하여 報告한다. 3. 結果 3.1. 時效溫度의 影響 450℃, 30分의 溶體化 處理後 0℃의 食鹽水에 燒入한 試料에 對하여 30°, 60°, 90°, 120°, 150°, 170°, 190℃의 各溫度에서 時效를 行하였다. Fig. 2-1, 2는 例로서 60℃ (2-1)와 150℃(2-2)의 時效硬化曲線을 나타냈다. 120℃ 以上의 高溫時效의 경우 一般三元合金에서는 二段時效의 影響이 현저히 나타난다. 이 때문에 60℃에서 H_v=120에 到達하기까지 豫備時效를 行하고 150℃의 溫度에서 時效한 結果의 一例를 Fig. 3에 나타냈다. Fig. 2-2와 Fig. 3을 比較하면 A, B 合金에서는 二段時效의 效果가 현저하나 X合金에서는 復元完了後의 硬化는 Fig. 2-1과 거의 같으며 따라서 二段時效의 影響이 없다. 3.2. 二段時效에 있어서의 豫備時效의 影響 Fig. 4-1, 2는 豫備時效溫度의 影響을 實驗한 것으로 H_v=100까지 30°∼120℃의 各溫度에서 豫備時效를 行한 것을 190℃에서 時效硬化 處理하였을 때의 硬化曲線을 X合金과 A合金을 比較하여 나타냈다. 여기서도 X合金과 A合金과의 二段時效硬化의 差異는 현저함을 알 수 있다. 3.3. 直接燒入과 復元後의 時效 3.3.1. 直接燒入 X合金에 二段時效의 影響이 없는 것은 一般三元合金에 比하여 T_c가 높은 것에 基因한다고 生覺된다. 이點을 檢討하기 爲하여 X合金에 對하여 溶體化處理溫度부터 各種溫度의 油浴에 直接 燒入하고 그때의 硬度變化를 測定한 것이 Fig.5이다. 그림에서 보는 바와 같이 150℃, 160℃의 直接時效에 對하여 硬度는 漸漸增加하나 165℃ 以上의 時效일 때는 硬度가 上昇하지 않고 燒入直後의 硬度値와 별로 다름이 없다. 따라서 이 合金의 T_c 는 165℃ 근방이라고 解釋된다. 이것은 이 溫度近方에서 過剩空孔이 全部 消滅하고 따라서 核形成을 하기 爲한 活性化 energy가 높고 全面析出이 抑制되는 結果轉位며 粒界에 少數의 粗大한 粒子가 析出成長하기 때문이라고 生覺된다. 3.3.2. 復元後의 時效 Fig. 6은 X-10合金에 對하여 60℃에서 H_v=100에 達할때까지 aging한後 200℃에 30秒間 復元處理를 하고 다시 60℃로 再時效한 때와 冷水燒入 時效를 比較한 것이다. 또 Al-10% Zn 二元合金에 對하여 같은 處理를 行한 曲線을 參考로 나타냈다. 復元處理는 純 二元系에는 影響이 크며 最高硬度에 達하기까지는 10^6倍나 늦어진다. 이것은 復元處理에 依하여 空孔이 sink에 消滅한 때문에 G. P zone의 形成이 抑制되었기 때문이라고 生覺된다. 이에 對하여 X合金은 最高硬度에 達할 때까지의 時間에 關한限 遲延이 없다. 卽 Al-10%Zn 純二元系에 Mg을 1.0% 添加한 것은 空孔의 sink에의 消滅速度가 相當히 制限을 받음을 알 수 있다. 이것은 Mg原子에 依하여 空孔이 捕獲되었기 때문이라고 解釋된다. 3.4. 時效擧動에 미치는 Mg의 影響 Fig. 7은 Al-10% Zn 純二元系의 30°, 60°, 90°, 120℃의 時效曲線이다. 純二元系에 있어서는 時效速度는 대단히 빠르고 30℃에서는 約 20分에 最高硬度에 達한다. 또 60℃에서는 30秒, 90℃ 및 120℃의 時效에서는 數秒에 벌써 最高硬度에 達하고 以後 過時效에 依하여 軟化가 始作된다. Fig. 8은 Al-10% Zn 純二元系에 Mg을 0.1% 添加한 合金에 對한 30°∼120℃에 對한 時效曲線이다. 卽 Al-10% Zn 純二元系에 0.1%Mg을 添加하므로 因하여 最高溫度가 H_v=85에서 H_v=95로 上昇하고, 어느경우에 있어서도 時效速度가 대단히 抑制되고 10⁴_10^5倍나 늦어진다. 이 그림에 依하여 30° 및 60℃는 이 合金의 T_c 以下의 溫度이고 90℃ 는 T_c 近方, 120℃는 T_c 以上의 溫度임을 알 수 있다. 3.5 燒入速度의 影響 Fig. 9는 450℃의 溶體化溫度에서 0℃의 鹽水에 燒入한 것과 空冷한 것의 60℃의 時效曲線이다. 前述한 燒入-再時效에 依하여서는 豫測된 것처럼 燒入時의 感受性은 大端히 鈍感하며 空冷한 것과 冷水燒入한 것은 時效速度나 硬度値가 거의 같음을 알 수 있다. 이것을 實用材로서 大端히 取扱하기 쉬운 特徵이라고 할 수 있다. 3.6 活性化 Energy 上述한 바와 같이 X系合金 및 A.B合金共히 이들 合金은 30°∼120℃ 範圍의 溫度에서는 二段時效의 影響이 없고 硬度가 單調히 增加한다. 따라서 析出이 單一熱活性化 過程에 依하여 律速된다고 生覺된다. 따라서 다음式이 成立된다. H_v∝αf(t)·exp-Q/kT, Fig.10의 H_v=120으로 하였을 때 이 式에 依하여 Q를 求한 結果를 나타냈다. 卽 이 그림으로부터 活性化 energy Q는 0.56∼0.63 ev임을 알 수 있다. 4. 總括 Zn/Mg가 높은 高Zn 低Mg의 Al-Zn-Mg 合金의 時效硬化의 特徵을 一般의 三元合金과 比較하여 檢討한 結果 1. 時效硬化速度가 빠르고 最高値가 높다. 2. 二段時效의 影響이 없고 高溫時效일 때도 一段時效處理로서 可하고 또 常溫放置를 하여 結果的으로 二段時效로 되어도 마이너스의 效果는 認定되지 않는다. 3. 燒入感受性도 純感하여 空冷으로서 燒入이 可能하고 時效硬化能을 減退시키지 않는 時效硬化特徵을 가지고 있음이 明白하게 되었다. 또 Al-Zn 二元系에 Mg을 添加하면 高最硬度値는 上昇하나 時效析出은 相當히 抑制되고 10⁴∼10^5倍나 늦어진다(0.1% Mg). X系合金 및 A,B合金의 Zone形成의 活性化 energy는 二元系(Al-Zn) 때보다 0.1∼0.2 ev 增加함이 本實驗結果로서 明白히 되었다.

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        Silicon 단결정 중의 전위속도

        최선근 대한금속재료학회(대한금속학회) 1975 대한금속·재료학회지 Vol.13 No.2

        지금까지 Si 單結晶 중의 轉位速度에 관한 몇 가지 硏究結果가 報告되었다. 그러나 轉位速度의 應力依存性에 관한 결과가 一致하지 않을 뿐만 아니라 60°轉位에 대한 결과가 적으며, 特히 元素半導體와 化合物半導體(III-V 族) 중의 轉位速度에 대한 不純物效果에 관한 見解가 一致하지 않고 있다. 著者는 一連의 實驗에 의해서 Si 單結晶 중의 轉位速度에 대한 資料를 補完하고, 不純物效果를 究明할 目的으로 第一段階로서 n 型 Si 單結晶 중의 60°轉位速度를 螺旋轉位와 分離하여 Stein-Low 法에 의해서 측정하였다. 그 결과 轉位遠度 v의 應力(τ)依存性은 v∝τ^m로 주어지며, 그의 溫度(T) 依存性은 v=v(τ)exp(-E/kT)로 주어짐을 알았으며, 分解剪斷應力 2 ㎏/㎟ 에 대한 轉位運動의 活性化에너지 E로서 1.5 eV를 얻었다. The average velocities of 60°-dislocations in silicon single crystals have been measured be Stein and Low method. The stress dependence of dislocation velocities is described as v∝τ^m at a given temperature over the stress range of 0.5∼5 ㎏/㎟. It was observed that stress exponent m depended on temperature. The temperature dependence of dislocation velocities is described as v∝exp (-E/kT) with activation energy of 1.5 electron volt at the resolved shear stress of 2 ㎏/㎟.

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        방식기술의 전망

        조종수 대한금속재료학회(대한금속학회) 1968 대한금속·재료학회지 Vol.6 No.2

        방식기술의 중요성은 부식에서 오는 경제적 손실을 막기 위한 것이며 이 손실은 직접적인 손실과 간접적인 손실로 나눌 수 있다. 직접적인 손실은 부식된 구조물과 기계 또는 그 부속물 및 장치들을 대치하는 것에서 오는 손실이며, 이것은 내식성 금속재질을 사용해야 하는 것과 내식장치에 소요되는 비용 및 부식억제 등의 첨가제의 비용들도 포함하고 있다. 간접적인 손실은 대략, 운휴, 기계기구의 능력저하, 불순물혼입, 및 과중한 설계 등을 들 수 있다. 방식책을 강구하기 전에 먼저 금속재료, 이것들의 부식환경, 및 공정조건들에 관련되는 여러 부식현상을 관찰하고, 여러가지 연구결과의 지식과 원리를 적절히 응용시킴으로써 부식문제를 감소, 또는 방지시킬 수 있다. 이와같은 방식법은 그 금속재료의 부식 및 방식현상과 기구를 충분히 이해하여야 할 것이다. 그러나 아직도 충분히 이해가 안되는 여러 현상도 있으며 또 더욱 연구되어야 할 방식도 여러가지 남아있다. 방식법을 대별하면 부식 환경의 조절, 방식 기술의 적용, 금속재료선정의 개선 및 설계개량 등을 들 수 있다. 방식기술의 적용에는 음극방식, 양극방식, 배류법, 피복법 및 억제제사용 등을 들 수 있다. 그러나 이러한 여러가지 방식법의 적용은 공장관리상에서 본 경제성을 무시할 수 없다.

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        고규소-Al 합금의 초정미세화에 관한 연구 (2)

        김수영,남태운 대한금속재료학회(대한금속학회) 1974 대한금속·재료학회지 Vol.12 No.1

        1. 緖論 熱膨脹係數가 적은 高珪素-Al 合金의 重要性은 피스톤재료 등에서 널리 알려져 있다. 그러나 이 合金의 缺陷 하나는 初晶珪素의 粗大化現象이다. 이러한 現象이 합금의 기계적 성질을 저하시키고 기계가공에도 영향을 주므로 初晶珪素의 微細化에 對한 硏究는 지금까지 多角度로 행해지고 있다. 著者도 이미 이 문제에 대하여 특히 소량의 금속을 접종시키므로 初晶微細化가 可能하다는 것을 硏究發表한 바 있다. 本硏究에서는 이 合金에 添加元素로서 많이 사용되는 Mg을 接種시키므로 일어나는 初晶珪素의 徵細化 傾向에 對하여 Mg 添加量, 주입溫度, holding에 의한 변화에 대하여 조사 검토하였으며 이미 微細化劑로 알려져 있는 Cu, S 와의 復合處理의 效果에 대해서도 검토하였다. 2. 實驗方法 사용된 원료는 純 Al(99.7%)와 金屬 Si(98.0%)를 고주파 유도로에서 12번 흑연도가니를 사용하여 Al-Si 母合金(30%Si)를 제조하여 그것을 전기로에서 3번 흑연도가니를 사용하여 Al과 함께 熔解하여 Al-20%Si 合金 熔湯을 만들었다. 소정의 金屬 Mg을 steel pipe로 만든 접종기구를 使用하여 접종한후 200℃로 예열시킨 20 ㎜ø 100 ㎜ 길이의 주철재 金型에 주입하여 시료를 제조하였다. 시편은 시료 底面에서 20 ㎜ 부근을 절단 채취하여 조사 검토하였다. 3. 실험결과 및 고찰 3.1. Mg 첨가량과 초정 Si의 미세화 Mg을 0.2%∼2.5% 첨가하여 초정 Si의 미세화를 조사하였다. 0.2%와 1.2% Mg 사이에서 초정 Si는 미세화가 일어나며 1.5%Mg이상에서는 초정 Si가 더욱 粗大化현상이 일어났다. 3.2. 주입온도와 초정 Si의 미세화 Al-25% Si 합금에 1%Mg을 첨가한 후에 각주입온도(750℃, 800℃, 850℃)에서 주형에 주입하여 조사한 결과 850℃에서 가장 좋은 결과를 얻었다. 3.3. Holding time과 초정 Si의 미세화. 소정의 온도에서 接種前의 維持時間이 길수록 미세화 경향이 크며 접종후는 5분 사이에서 微細하여지며 維持時間이 길수록 미세화 경향은 나빠진다. 4. 결론 1. Mg첨가에 의한 高珪素-Al 合金의 初晶 Si의 微細化는 0.2%∼1.2%Mg사이에서 일어나며 1.5%Mg이상은 粗大化現象이 일어난다. 2. 주입 온도의 영향은 주입온도가 높을수록 양호한 결과를 얻었다. 3. Holding효과는 접종前은 길수록 微細化 경향이 크며 접종後는 5분사이에서 미세화되며 더욱 길면 微細化 效果는 減少된다.

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        금속성형 연구와 성형하중 (成型荷重) 계산을 위한 모형재 (模型材) 의 이용에 관하여

        장경택 대한금속재료학회(대한금속학회) 1968 대한금속·재료학회지 Vol.6 No.3

        이 論文은 마찰, 過多(reduntant)變形, 材料의 흐름의 方向 및 工具形狀과 같은 金屬加工의 重要因子에 대한 硏究에서 模型材의 應用을 論議하고 또한 模型技術이 適切히 應用될 수 있는 여러가지 金屬加工 過程을 살펴보았다. 實際的인 成型過程의 正確한 理論的 解析은 매우 어렵기 때문에, 이 論文은 過程要因 硏究를 위한 模型應用과 함께 成型荷重을 模型技術에 依하여 解析的으로 豫測할 수 있는 方法을 論하였다. 그리하여 strain-rate 從屬인 材料와 strain-hardening 材料의 應用을 위한 方程式이 얻어졌다. This paper describes the analog application for the study of metalworking parameters, such as friction, redundant deformation, material flow direction and tool geometry. Also the various metalworking processes adaptable to the analog technique have been reviewed. Since the exact theoretical analysis of practical forming operation is most difficult, along with analog applications for the process parameter study, this paper describes analytically how the forming load can be estimated by the analog technique. The equations for the application of the strain rate dependent materials and the strain hardening materials mere obtained. A powerful tool in metalforming research and development is the use of analog technique by which the study of various metalworking processes and their porameters possible with reasonable expenditure. Also it appears that the forming loads for steady state processes can be determined from the analog technique. The analog study provides a means of determining the average strain rate for strain rate dependent materials and the average strain for strain hardening materials.

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        급냉응고과정에서의 조직의 핵생성조절

        백종승,강춘식,Loper, C. R.,Perepezko, J. H. 대한금속재료학회(대한금속학회) 1982 대한금속·재료학회지 Vol.20 No.11

        熔融狀態의 合金을 急冷(10^6℃/sec)方法을 利用하여 凝固시킬때 자주 觀察되는 非平衡狀態의 獨特한 顯微鑛組織은 高度의 過冷却現象이 結晶質의 核生成過程에서 關係되였음을 나타낸다. 따라서 過冷却現象이 高速凝固過程에 미치는 基本過程을 硏究하기 爲한 Model approach로 徐冷條件 (10∼30℃/min)에서도 高度의 過冷却現象 (0.3∼0.4 Tm)을 얻을 수 있는 Droplet Emulsion Technique이 低融點金屬에 導入되었다. Droplet Emulsion Technique의 應用은 高度의 過冷却狀態에서 작은 droplet를 (10∼20μ)을 빠른 速度로 凝固시켰을때, 急冷方法을 使用했을 때와 같은 準平衡相들의 形成이 可能함을 보여 줄 뿐만 아니라 이러한 準平衡相들의 核生成過程을 組織的으로 檢討할 수 있는 初期 固溶體를 觸媒로 한 非均一核生成實驗을 可能케 해 주었다. 이러한 實驗結果에 따라 金屬粉末裝置에 高速凝固方法이 應用된다면 粒子精製(grain refinement) 效果뿐만 아니라 核生成過程에서 顯微鏡組織의 發達을 調節함으로써 顯微鏡組織의 形態變形이 可能하여 優秀한 物理的性質을 갖인 새로운 金屬材料의 開發이 可能함이 밝혀졌다. 더 나가서, droplet方法에 依한 液體金屬의 過冷却實驗은 高速凝固過程 뿐 아니라 在來式 鑄物方法에서 일어나는 凝固過程을 糾明하는데에도 基凝的인 資料가 된다고 믿어 진다. A droplet emulsion technique which allows a deep undercooling (0.3-0.4Tm) at slow cooling rate (10-30℃/min) has been applied as a model approach to study the basic solidification mechanisms associated with rapid solidification processing. When a liquid metal is undercooled substantially, the crystal growth following nucleation will be rapid regardless of the cooling rate. Often, the usual solidification reactions can be suppressed at high undercooling by the formation of metastable solid solutions, intermediate phases and in some cases amorphous solids. The kinetic phase selection mechanism has been examined by a controlled nucleation catalysis experiment in which the primary solid solution is established as one type of suitable catalytic site for the generation of metastable phases during nucleation. Phase selection promoted by undercooling and known nucleation catalysis reactions provides numerous possibilities for nucleation controlled structure modification. This indicates that rapid solidification powder processing not only has a valuable potential for grain refinement, but also has extensive possibilities for microstructural modification.

      • KCI등재

        금속의 부동태화에 관하여

        이계수 대한금속재료학회(대한금속학회) 1968 대한금속·재료학회지 Vol.6 No.2

        일반적으로 금속시편의 전위를 귀방향으로 분극하면 양극(anode) 반응이 일어난다. 이때 pH와 전극 전위를 매개변수로 해서 그 산화형태인 M^(z+)_(aq) 혹은 M(OH)_z가 안정하게 존재할 수 있는 조건을 Pourbaix diagram을 써서 열역학적으로 고찰한다. 분극을 어느정도 이상하면 M(OH)_z, M₂O_z와 같은 산화물의 생성이 열역학적으로 가능하게 되며 그 생성속도가 M^(z+)_(aq) 이온의 생성속도 보다 빨라지며 따라서 치밀한 표면피막이 형성되어 M^(z+)_(aq) 이온의 용해가 저해된다. 이때 양극전류가 저하되며 금속은 부동태화하게 된다. 더욱 전위를 상승하면 금속피막의 전기적 성질에 따라 다른 현상이 나타난다. 음극반응을 보면 수소이온의 환원은 비교적 용이하며 산소환원은 전류 밀도가 적을 때도 상당한 분극저항이 따른다. 양극반응과 음극반응을 조합해서 산성용액과 중성용액에서의 각 금속의 거동을 고찰한다. 산화성 산성용액에서의 철의 거동을 고찰하고 끝으로 냉각수의 화학적 처리를 위한 진단방법으로써 분극곡선의 열역학적 해석을 몇가지 경우에 적용시켜 본다.

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