| 학회 |
한국재료학회 |
| 학술대회 |
2009년 봄 (05/21 ~ 05/22, 무주리조트) |
| 권호 |
15권 1호 |
| 발표분야 |
구조재료 |
| 제목 |
최적화된 Crack-free FGM의 강도 테스트 및 파괴 경향의 분석 |
| 초록 |
구조재료에 있어 재료의 접합은 기술적, 상업적 측면에서 중요하다. 이러한 재료의 접합 중 경사 기능재료(FGM=Fuctionally Graded material)는 특히 그 중요성이 대두되고 있다. FGM은 물성의 점진적인 변화를 통하여 서로 다른 두 물질의 물리적 불일치를 최소화하여 성공적인 재료의 접합을 이끌어 내는 기술이다. 본 연구에서는 이러한 FGM 방식을 이용하여 Ni-Al2O3 접합을 시도하였다. Ni과 Al2O3는 큰 열팽창계수의 차이에 의하여 접합 시 두 물질 사이에 잔류 응력이 발생하고 그로 인하여 최종 FGM에 크랙이 발생, 접합면의 파괴를 피할 수 없게 된다. 본 연구에서는 크랙이 제거된 최적화 FGM의 기계적 강도를 상온과 고온에서 측정하였다. Ni와 Al2O3 분말을 사용하여 제작되는 본 FGM은 최종 FGM의 크랙 제거를 위해서 FGM 내의 분산과 기공의 제어가 필수적이며 이는 Evaporator와 Sonicator를 동시에 사용하는 건조법과 분말의 크기 조절을 통해 달성 하였다. 이렇게 해서 제작된 시편을 사용하여 상온(25℃)과 고온(1000℃)에서 3-point bending test를 실시하여 파괴 강도를 측정하였으며 이 실험 결과를 통해 본 연구에서 제작된 FGM의 강도와 파괴 경향을 분석하였다. 강도 테스트 시험 샘플들은 ASTM 규격에 따른 3×4×35(mm)의 크기로 커팅하고 지그와 맞닿는 면은 1㎛로 잘 폴리싱하여 스크래치에 의한 notch effect를 최소로 하였다. 하중 속도는 0.6mm/min으로 설정하였으며 그 결과 상온(25℃)에서 365MPa이 측정되었으나 고온(1000℃)에서 86.83MPa의 강도가 측정되어 고온에서 급격한 강도 저하가 발생함을 알 수 있었다. 또한 상온과 고온 모두 60%Ni/40%Al2O3 층이 파괴되었으며 상온 테스트의 파괴단면에서 딤플(dimple)이 발견되고 grain이 모양을 유지한 채로 뜯겨나간 모습을 보여 이를 통해 ductile 및 brittle 파괴 단면이 동시에 존재함을 확인할 수 있었다. 고온 테스트의 파괴단면에서는 구형의 Ni과 Al2O3가 발견되며, 특히 Ni 부분의 Creep 현상이 관찰되는데 이로 인해 강도가 급격히 저하된 것이라 예상된다. |
| 저자 |
조동국1, 박종하1, 류새희1, Joe Lem berg2, Robert Ritchie2, 이선영1
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| 소속 |
1한양대, 2U.C berkeley |
| 키워드 |
FGM; Si3N4; Al2O3; 강도 Test; 최적화
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| E-Mail |
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