제철공장의 냉각성능 향상
-제철소의 열연공장ROT(Runout Table)냉각 설비등에서 발생하는 폭방향 및 상하부 불균일 냉각 문제를 해결하고, 냉각능을 향상시키기 위하여묘사장치를 이용한 실험적연구를 수행함 또한, 제강공정에서 발생하는 개재물이나 mold의 열전달을 개선하여 열연 및 냉연 제품의 품질을 향상시키고자 함.
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- 2000-08-28
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10 / 36 페이지고결정성 다이아몬드 후막합성기술개발. 비정질 다이아몬드상카본필름의 응용기술개발. 초경질 BN박막 합성
재료표면기술은 기계, 전자, 자동차, 항공, 우주 등 모든 산업분야에서 필수불가결한 산업기반기술이다. 현재 G7선진국에 대한 국내 기술격차가 가장 심한 분야중의 하나로서 당해기술이 고급인력, 고가의 연구장비, 장시간의 개발 소요기간을 필요로 하기 때문이다. 따라서 선진 기술국의 면모를 갖추고 G7 진입을 위하여는 박막기술의 자생력확립이 필수적이라 하겠다.본 연구에서는 정밀기계 요소부품, 금형 및 절삭공구의 품질 그리고 성능향상을 위한 초경질, 다기능 박막소재 제조개발 기술로서 1) 대면적 다이아몬드의 후막 실용화 기술 2) 비정질 다이아몬드상 카본박막의 특성제어를 통한 응용기술 개발 3) c-BN 및 i-BN 박막의 실용화를 위한 장치기술 및 공정기술 개발 등을 목표로 수행하였다. 연구결과를 간략히 요약하면, - 다음극 대면적 DC PACVD 장치를 설계, 제작하여 두께 수백㎛의 고인성 다이아몬드 후막을 합성하였으며, 그 절삭성능을 비교한 결과 PCD공구와 유사하나 외산보다 우수한 성능을 나타내었다. - 다이아몬드상 카본필름의 잔류응력제어를 통해 합성된 박막의 기계적 특성을 평가하였으며 가전제품에의 적용을 위한 시험적용을 실시하였다. - 초경질 BN 박막 합성장치를 설계, 제작하여 합성가능성 및 운용기술을 확보하였으며 각종 공정변수에 따르는 BN박막의 합성거동 및 코팅특성을 분석하였다. 분석결과, 낮은 성장속도와 높은 bias 전압 조건하에서 양질의 c-BN상이 제조됨을 확인하였다.
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- 2000-08-28
보수 용접 기술
-용접 지식 베이스 ( Welding Knowledge Base ) 를 기반으로 보수 용접에 있어 간이 전문 가를 제공할 수 있다. 이러한 전문가 시스템은 사용자 시스템에 의존적이거나 또는 독립적으로 작성되어 사용자의 구미에 맞는 다양한 접근 방식을 줄 수 있다. 이 기술은 보수 용접을 위해 요구되는 전문가의 조언과 문제 전달 등을 위한 수많은 비용을 감소시킨다. 일단 문제가 발생하거나 발생이 예상되는 경우 용접부 손상 해석 기술을 응용하여 보수 방법 및 보수 후 수명을 예측한다. 이러한 일련의 과정은 데이터베이스의 갱신과 관리를 통해 사용자의 생산 관리 효율을 증대시킨다. 여기에 응용된 제반 기술은 다시 생산성 향상을 위한 통합 시스템의 기초부분으로 작용된다.
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- 2000-08-29
저소음 대형 감속기 주물기어 제조기술
- 대형 구상흑연주철(두께 300mm 이상) 주물 용해·주조 기술 - DCI의 표면처리기술(질화, 붕소화처리)기술의 장점 - 회전시 소음감소(SDC값 단조품에 비해 10% 향상) - 제조원가의 절감(단조품에 비해 15%이상) - 기계 가공성 향상(20%)주요 용도 : 산업용 대형 감속기 제작
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- 2000-08-29
고규소 Al합금 수평연속주조기술
* 용도 : -수평연속 주조공정은 대단면적의 주철이나 상용 Al합금 및 일부 Cu계 합금의 제조에 제한적으로 적용되고 있슴. -특히 소단면적 선재나 판재를 연속주조함으로써 높은 냉각속도에 의해 미세조직의 제어가 용이한 것으로 알려진 Al-Si합금의 주조법은 수평연속주조공정을 개발한 Shotic사에서 관련기술의 판매나 공개를 제한하는 기술이기 때문에 Al-Si합금 수평연속주조기술은 전혀 파급되지 않고 있슴.특징 : 공정조성이 12.5% Si인 Al-Si합금은 과공정조성의 경우 조직내에 분포하는 경질의 초정Si 입자로 인해 우수한 내마멸성과 높은 비강도를 나타낼 뿐 아니라 Si함량의 증가에 따라 열팽창계수가 감소하는 주철의 열팽창계수에 접근하기 때문에 철계재료를 대체하여 자동차를 경량화시킬 수 있는 가장 유망한 재료임.
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- 2000-08-29
고성형성 고강도 알루미늄 합금판재개발. 용접용 고강도 알루미늄 합금개발
각 세부과제에서는 자동차용인 고성형성 판재, 철도차량용인 용접합금 소재, 항공기용 소재인 Al-Li계 합금소재, 초소성 알루미늄 합금소재를 연구하였다. 1. 고성형성 고강도 알루미늄 합금소재 연구에서는 재질특성을 35-35까지 개선하였음. - 양산화 공정 연구와 차제 적용시험으로 실용화 가능성이 확인됨. 2. 용접용 고강도 알루미늄 합금개발연구에서는 특허합금의 강화기구 규명과 압연재의 가공열처리법을 연구하였다. - GTAW, GMAW등의 용접법으로 우수한 용접성을 확인함. - 현재 개발소재를 생산하기 위한 압출공장을 건설중 임. 3. 저비중 고강도 알루미늄 - 리튬 합금에서는 연구합금의 재질개선과 제조법을 연구함. - 중강도의 항복강도 437MPa, 신율 8.7 %, 비중 2.54인 Al-Li계 합금을 개발함 - 러시아의 Al-Li계 합금 제조기술을 도입하여 준생산 규모 연구를 준비함. 4. 초소성 알루미늄 합금 및 성형성 개발에서는 초소성 신율이 500%이상인 초소성 신합금과 이의 제조공정조건에 대한 특허를 출원하였다. - 제조공정 단순화로 생산단가를 크게 낮출 수 있었음. 5. 압분체 압출에 의한 고강도 소재개발에 관한 연구에서는 저열팽창, 고강도 내마모성 알루미늄 합금을 연구하였다. - 회전 disk atomizing법으로 7000계 분말 압출재를 제조함. - 상용 Scroll의 중심부에 해당하는 원통형상의 건전한 압출품을 성형하는데 성공함
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- 2000-08-29
고온 알루미늄 합금개발
Al-Fe계 고온용 Al 자체 개발합금인 Al-Fe-V-Si-Ti, Al-Fe-V-Si-Ti-W, Al-Fe- V-Si-W 세 합금 모두 기존 고온 Al 합금중 가장 물성이 우수한 Al8009 합금보다 상온 및 고온 기계적 성질이 우수하다. 특히 세 합금중 Al-Fe-V-Si-Ti-W 합금이 가장 우수한 상온 및 고온 기계적 성질을 보였으며, Al8009 합금보다는 약 100MPa 정도가 향상된 상온 인장강도를 나타내었다. 개발 합금의 미세조직을 관찰한 결과 미세한 Al12(Fe,V)3Si 분상상이 조직내에 균일하게 분포하여 강화상으로 작용하였으며, Al-Fe-V-Si-Ti-W 합금의 경우 분산상의 크기가 세 합금 중 가장 미세하여 우수한 기계적 성질을 보였다. 또한 고온 노출후 Al-Fe-V-Si-Ti-W 합금의 분산상의 조대화 정도가 가장 낮아 이 합금의 고온 물성이 가장 뛰어났다. 따라서 합금원소 Ti 첨가로 인한 분산상의 미세화와 W에 의한 분산상의 열적 안정성의 향상으로 인하여 Al-Fe-V-Si-Ti-W 합금의 상온 및 고온 물성이 뛰어난 것으로 분석되었다. 아울러 기존의 고온용 알루미늄 합금의 제조시 급냉응고를 이용한 경우 as-cast 미세조직 중에서 미세한 Zone A의 미세조직을 갖는 재료를 압출 등의 2차 성형공정을 거치는 것이 우수한 물성을 얻기 위한 방법으로 제시되었으나, 본 연구결과 오히려 zone A 미세조직의 재료보다는 zone A + zone B 미세조직을 갖는 재료를 이용하여 2차 성형하였을 경우 보다 우수한 물성을 보이고 있어, 고온용 알루미늄 합금계에서는 가장 우수한 물성을 보이는 특정한 분말 크기 혹은 리본의 두께가 있음을 알 수 있었다. 또한, 본연구에서 개발된 Al-Si계 합금인 Al-Si-Fe-Ti와 Al-Si-Fe-V 합금은 미세한 Si입자와 δ상(AlFeSi 화합물)이 미세조직내에 균일하게 분포하여 내마모성을 향상시켰으며 Ti이 첨가된 합금의 경우는 ceramic이 첨가된 Showa 제품과 같은 정도의 우수한 내마모성을 보였다.
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- 2000-08-29
고온합금재료 및 제품 개발
고온 합금 재료중에서 MoSi2는 융점이 높고 밀도가 낮으며 특히 고온 산화 분위기에서 우수한 내산화성을 가지고 있다. MoSi2의 제품화에 필요한 소결성향상을 위해 볼 밀링 을 실시하여 입도의 미세화와 Fe,Ni의 혼입으로 인해 이론밀도의 90%이상되는 소결 밀도를 얻었으며 고압사출기를 이용한 분말사출성형법으로 U자 모양의 밀도가 균일한 성형체를 제조하였고 수소분위기가 질소분위기에서의 결합제제거에 유리하다는것을 알았다. 업셋 압력9.8MPa, 업셋 전류 21.2A/mm2 , 접합 시간 2.2∼4.4초에서 모재와 유사한 미세구조를 얻을 수 있었으며 업셋 전류를 낮출 경우 접합 시간을 3분 이상으로 증가 시켜야 한다. Hot Press를 이용한 균일반응모드 합성을 하여 70MPa 의 가압력하에서 Al 또는 Ti을 첨가하여 99%이상의 치밀화를 이루었으며 합금원소가 내산화성에는 영향을 미치지않았으나 전기비저항은 20∼50%증가를 나타내었다. 무가압균일반응 모드에서는 반응 전 성형체의 밀도는 생성물의 밀도에 영향을 미치지 않으며 승온 속도와 희석제의 양을 조절하여 93%까지의 생성물의 밀도를 얻을 수 있었다.
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- 2000-08-29
기계가공성이 우수한 오스템퍼드 구상흑연주철
본 개발은 기계가공성이 우스한 오스템퍼드 구상흑연주철(Austempered Ductile Cat Iron:ADCI) 로써 종전의 오스템퍼드 구상흑연주철은 탄소강이나 단조강에 비하여 우수한 강인성을 갖고 있지만, 기계가공성이 좋지않아 여러 가지 제품 가공에 문제점이 발생하여 자동차산업 및 다른 산엽에 사용하는데 많은 제약을 받아왔다. 그러나, 이런 가공성이 좋지 않은 재료를 오스템퍼링하기 전에 특수한 열처리로 전 조직(Prior-structure)을 부여하여주는 특수 열처리(special heat-treatment)를 실시하여 준 후 종전과 같은 일반적인 오스템퍼링을 실시하면 가공성이 상기에서 서술한 어떤 합금성분의 구상흑연주철에서도 종래보다 우수한 오스템퍼드 구상흑연주철을 얻을 수 있다. 현재의 자동차 Camshaft, Crankshaft,Pitman, Timming Gear 및 Connecting Rod 등에 현재 사용되고 있는 재료는 탄소강을 단조한 단조강으로 이들을 기계적 성질이 우수한 구상흑연주철로 대체함으로써 경량화는 물론 생산성이 증가되므로 전체적인 제조 원가가 저하될 수 있우나 가공성이 단조강에 못미치므로 단조강으 대체소지로써 그 사용이 이루어지지 않았으며 더욱이 산업화가 되지 못하였다. 그러나 본 개발된 재질은 탄소강보다 기계적인 성질이 우수할 뿐아니라, 특히 지금까지 문제되어 왔던 기계가공성이 단조강보다 우수하여 경쟁력이 있는 자동戶兌曠걀대체소재로 가능하다. 또한 강도 및 경도를 유지하면서 내마모성이 우수하므로 중장비 부품소재 및 방위산업용 소재로 사용이 가능하다.
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- 2000-08-29
내열성이 우수한 고온/경량 /Al합금
최근들어 환경문제에 대한 인식이 증대하고, 1992년 CAFE 법안, 1994년 기후변화협약 등의 법적인 제제조치 등에 따라 화석연료 사용 저감이 수송기기 산업의 주요 당면과제로 대두되고 있으며, 이에 따라 자동차 업계에서는 현재 사용되고 있는 화석연료의 연비향상 혹은 대체 에너지 개발에 박차를 가하고 있다. 연비향상을 위해서는 경량화가 가장 중요한 잇슈로 인식되고 있으며, 차세대 대체에너지로 인식되고 있는 전기에너지를 사용할 경우 자체의 경량화가 필수적인 것으로 인식되고 있다. 또한 사용자는 고효율 (높은 연비)와 안정성을 요구하고 있다. 현재 각 자동차업체에서는 안정성의 향상을 위해 더 많은 부품을 요구하고 있어 오히려 연비를 저하시키고 있으나, 경량소재를 사용할 경우 안정성과 동시에 고효율이라는 요구조건을 만족시킬 수 있어, 경량 신소재 개발은 필수적이라 할 수 있다. 현재까지 개발된 경량소재의 경우, 알루미늄 합금의 경우 사용온도가 150℃ 이하로 제한되어 있으며, Ti 합금의 경우 높은 가격과 높은 비중으로 인해 그 사용이 제한되고 있다. 본 연구에서는 급냉응고/분말야금법을 이용하고, 합금설계를 통하여, 최고 사용온도 400℃의 고온용 알루미늄 합금 개발을 목적으로 하고 있다. 이를 위해 현재까지 각국의 고온용 알루미늄 합금 개발 결과를 토대로 가장 우수한 성질의 Al8009 (FVS0812; Al-Fe-V-Si 계 합금)을 토대로 Ti, W 등의 합금원소를 첨가하여 분산상의 고온 안정성을 꾀하고, 제조공정을 개발함으로써 결정립 미세화를 통하여, Ti 합금에 비해 비강도 (강도/밀도), 비강성 (강성/밀도)이 높은 합금을 개발하였다.개발된 합금으로 자동차 엔진 경량화를 위해 흡기밸브 (intake valve), spring retainer 등에 적용하여 실차시험을 수행하였으며, 기존 steel 소재 대비 24.8%의 경량화화 함께 jump bounce 발생 RPM이 향상된 결과를 얻을 수 있었다. 아울러, 경량소재를 채택함으로써 구동 torque의 감소에 따라 연비의 향상이 기대되고 있어, 향후 더 많은 부품에의 적용이 가능할 것으로 기대된다.
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- 2000-08-29
마그네슘 합금 부품 제조기술
금속재료 성능의 다양화 및 고도화와 생산성 향상 및 에너지 절감에 대한 사회적 욕구가 증대함에 따라 전세계적으로 새로운 제조 공정을 개발하기 위한 연구가 활발하게 진행되고 있다. 그중 가장 주목받고 있는 제조 공정 중의 하나가 금속재료의 주조공정과 열간가공공정을 결합한 반응고 가공공정(semi-solid process)이다. 반응고 가공공정은 합금의 응고시에 고액공존영역에서 강력한 기계적 또는 전자기적 교반을 행하여 일반적인 주조조직에서 관찰되는 수지상 조직 대신에 장미꽃형 또는 구형의 초정입자들이 액상 내에 고르게 분포되는 합금슬러리를 제조한 후 이를 직접 주조하여 제품을 제조하는 레오캐스팅 공정(rheocasting process)과 일단 빌렛 형태로 주조한 후 적당한 크기로 절단한 후 재가열하여 최종제품을 성형하는 틱소캐스팅(thixocasting process)으로 구분된다. 반응고 가공 공정은 교반에 의하여 주조품 내의 거시적/미시적 편석을 감소시켜 기존의 주조품에 비해 우수한 품질의 제품을 제조할 수 있다. 또한, 합금이 부분적으로 응고한 상태에서 조업이 행하여지므로 응고잠열의 방출이 적어 금형에 가해지는 열충격을 감소시켜 금형의 수명을 연장시킬 수 있으며, 응고시 수축량이 적어 복잡한 형상의 제품을 원하는 형상에 근접한 형태로 제조할 수 있는 장점이 있다. 본 연구진에서는 마그네슘합금의 반응고 가공공정을 개발하기 위하여 우선적으로 교반온도, 교반속도, 교반시간 등의 공정변수들의 변화에 따른 미세조직 및 기계적 특성의 변화를 관찰하였으며, 이를 바탕으로 반응고 가공 제품을 제조하는 공정 개발을 위한 연구를 수행하고 있다.
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- 2000-08-29
마그네슘합금 및 부품의 제조기술 개발
수송기기의 연비향상을 위하여 경량화에 대한 욕구가 급속히 증가하고 있는 상황에서 국내 자동차업계의 경쟁력 강화를 위해서는 구조용 소재 중 가장 밀도가 낮은 마그네슘합금 및 부품의 제조기술개발이 시급히 요청된다. 이에 본 연구에서는 다음과 같은 분야를 중심으로 마그네슘합금 관련 기술을 개발하기 위한 연구를 수행하였다. 1. 마그네슘합금의 용해 및 주조기술 개발 - 마그네슘합금 용탕의 발화를 방지하기 위하여 CO2+SF6 혼합가스를 이용한 무용제용탕보호 방안 개발 - 냉각속도에 따른 주조재의 미세조직.기계적 특성.내식특성의 변화 관찰 - C2Cl6를 접종제로 사용하여 용탕유지시간, 접종제의 첨가량 및 첨가온도에 따른 미세조직의 변화와 기계적 특성의 변화 관찰 2. 마그네슘합금의 반응고가공법 기초연구 - 다이캐스팅법을 대체할 새로운 가공공정으로서 반응고가공법을 개발하기 위한 기초연구 수행 - 등온교반온도 및 교반속도에 따른 반응고 주조재의 미세조직의 변화를 고찰하고 이를 바탕으로 미세조직적 인자와 기계적 특성과의 관계를 정량적으로 해석 3. 마그네슘합금의 산업화 연구 - 대우국민차용 cylinder head cover를 개발품목으로 선정하여 수차례에 걸친 시작품 제작을 통해 양호한 품질의 제품 생산 - 대우자동차와 자동차부품연구원에서 실시한 dynamo test와 실차장착시험 결과 실차에 적용할 수 있는 제품 품질 확보 - 금형설계 및 실제 조업시에 용탕의 유동해석을 위한 computer simulation 연구 4. 고강도 내열 마그네슘합금 및 내식성 향상 방안 개발 - Mg-Al-Zn계 합금에서 합금의 조성을 변화시키면서 합금의 기계적 특성의 변화 관찰 - Mg-Al-Zn계 합금의 석출강화기구 규명 - Mg-Al-Zn계 합금에서 불연속적으로 석출한 Mg17Al12가 부식의 장애물 역할을 하는 것을 관찰 5. 시제품의 특성 평가 - 기존의 주철제품 및 알루미늄합금제 부품을 마그네슘합금으로 대체하는 경우 각각 60%, 40% 이상의 중량감소 - 본 연구에서 개발한 대우국민차용 cylinder head cover의 dynamo test 및 실차장착 시험결과 실차장착에 문제없음 판명.
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- 한국생산기술연구원
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- 2000-08-29
마그네슘합금의 반응고 제조기술
마그네슘합금은 밀도가 약 1.8 g/cm3로서 현재 사용되고 있는 구조용 재료 중 가장 가벼울 뿐만 아니라, 주조성 및 가공성이 우수하고, 전자파 차폐능 및 진동 흡수능이 탁월하여 자동차, 전자, 스포츠 및 레저용품 등으로 그 적용분야가 급속히 확대되고 있는 재료이다. 그러나, 마그네슘합금은 대기 중에서 산소와 격렬하게 반응하므로 용해 및 주조시 상당한 주의와 고도의 기술을 요한다. 그동안 국내에서는 마그네슘합금 관련 기술의 개발이 활발하게 진행되지 않았으나, 최근 들어 국내 자동차 산업의 국제 경쟁력 강화의 필요성이 증대함에 따라 경량 소재로서 마그네슘합금 관련 기술 개발을 위한 연구가 급속히 확산되고 있다. 본 연구진에서는 마그네슘합금 관련 기술 개발의 필요성을 인식하여 보호가스를 사용한 무용제용탕보호방안 및 마그네슘합금의 적용 분야 확대에 가장 큰 장애물로 작용하고 있는 열악한 내식성을 개선하기 위한 내식성 향상 방안을 확립하였으며, 고강도/고인성/내열 마그네슘 합금을 개발하기 위한 연구를 수행하고 있다. 또한, 알루미늄, 철강 등 기타 경쟁 재료에 비하여 상대적으로 비싼 제조 원가를 감소시키기 위하여 용탕의 자동이송방안 및 scrap을 재활용하기 위하여 용탕청정화방안 개발 및 순수지금과 scrap의 적정혼합비를 확립하기 위한 연구를 수행하고 있다. 이러한 일련의 제품 제조 기술을 확보하여 일부 자동차 부품 및 전자부품의 시제품을 제작하였으며, 특성평가를 통하여 현재 산업화를 추진하고 있다.
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- 2000-08-29
비철구조재료
급냉응고 7××× Al 합금 개발 천이금속을 첨가한 7090 알루미늄 합금을 atomize 법과 single roll 법을 조합한 급냉응고법에 의해 splat flake 를 제조하였다. 그리고 이들 flake를 냉간 압축 → 탈가스 → 열간압율(수축율 25:1) 를 통해 P/M)Powder Metallurgy) 재로 만들었다. 급냉된 splat flake 은 초정과 공정화합물의 셀상조직(cellularstructure)들이었다. 이들 공정화합들이 flake 와 P/M 재 에 미세하게 분포되어 있어 경도를 증가시켰다. 이 합금에서 Mn 은 천이 금속을 첨가한 7090 Al 합금에서 가장 고 강도화에 효율적으로 나타났다. 6 wt% Mn 을 첨가한 P/M 재는 우수한 재료특성을 나타내어 비탄성율, 비강도가 실온부근에서는 Ti 합금보다 높게 나타났다. Ti-Ni/Al 복합재료 개발 본 실험에 사용한 시험편은 직경이 0.3, 0.5. 0.7 mm 인 Ti-50.2at.% Ni을 체적비를 5, 10 및 15Vi 으로하여 80MPa 의 응력하에서 473K 의 온도로 가압 주조하여 제조하였다. 광학현미경으로 미세조직을 관찰하였으며, 계면반응을 SEM-EDS 로 분석하였다. 주방조직보다 형상기억 열처리한 시험편의 grain size 가 작았으며 Vf 이 증가할수록 크기가 감소하였다. 본 실험에 있어서는 형상기억 열처리를 한 경우 Al 이 Al-Ni wire 로으 확산이 있었다. 353K 에서 인장으로 행한 결과 형상기억합금의 회복력에 의한 압축응력이 발생하였으며, Ti-Ni wire 의 직경이 증가할수록 복합재료의 강도 및 연신율이 증가하였다.
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- 한국생산기술연구원
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- 2000-08-29
알루미늄 합금의 표면 복합· 합금화
-Al 합금 재료는 일반적으로 가볍고, 연질이며, 우수한 가공성 등의 특징이 있어서 넓은 영역에 걸쳐 광범위하게 이용되고 있으며 향후 고도화 시회로의 이행에 의해 각종 민생용 기기나 산업용 기기에 대해 경량재료의 요구가 더욱 높아질 것으로 예상됨에 따라 그 이용의 다변화가 기대된다. 그러나 Al 합금재료는 부품으로 사용되는 경우 강도 및 내마모성이 나빠서 표면이 손상되기 쉬운 단점이 있다. 그래서 이를 보완하기 위해 종래에는 각종 도금법, 경질 Alumite처리, 이온 주입법, 확산침투법 등의 방법을 이용한 표면경화기술이 이용되어 왔다. 그러나 이러한 방법에 의해 형성된 경화층의 경우 두께가 수십㎛ - 수백㎛ 정도의 박막 경화층밖에 형성할 수 없었다. 따라서 고온, 대하중 및 면압하중을 받는 상태에서는 이러한 박막경하층의 경우 강도 및 내마모성이 충분하지 못하므로 경화층이 변형되거나 박리 및 파괴가 일어나는 등의 문제점이 발생한다. 따라서 변형 및 박리 되지 않는 수 mm 두께의 후막경화층의 형성이 요구되고 있으며, 이와 같은 후막 표면경화층을 형성시키기 위한 기술로서 Electron Beam, Laser Beam, Plasma Arc 등의 열원을 이용한 표면용융 복합합금화법의 개발이 절실히 요구되고 있다. 만약 이러한 후막 경화층 형성기술을 이용하여 Al 합금 표면에 강도 및 내마모성, 내열성 등이 우수한 후막 표면경화층을 형성할 수 있다면 Al 합금의 활용 범위는 크게 넓어질 것이다. 따라서 본 연구에서는 plasma transferred arc(PTA) 분체 육성법을 이용하여 Al 합금 재료에 금속 분말 또는 세라믹스 분말을 첨가하여 강도 및 내마모성이 우수한 후막 표면경화층을 형성하였으며, 이러한 후막경화층의 공업적 적용 가능성을 알아보고자 현재 실제 상용 자동차에 쓰이고 있는 자동차 piston top ring groove에 응용하였다. 이러한 후막 표면 경화기술의 개발은 앞으로 신제품의 수명연장, 강도 및 내마모성 향상, 가격절감, 수입대체효과 및 수출향상 등의 측면에서 향후 그 전망이 기대된다.
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- 한국생산기술연구원
- 등록일
- 2000-08-29
알루미늄 허니콤 및 판재 제조기술
허니콤 판재(honeycomb panel)는 벌집 모양의 코어(core) 양쪽면에 표면판재를 부착시켜 만든 판재이다. 허니콤 판재는 비강도가 뛰어나며, 재료에 압축하중이 가해졌을 때 재료가 수차례의 좌굴을 반복하기 때문에 에너지 흡수성이 우수하여 내충격성이 요구되는 부위에 사용하기에 적합하다. 이 밖에도 허니콤 판재는 흡음성과 평활성이 우수하며, 단열성과 내피로성도 우수하다. 허니콤 판재는 위에서 언급한 바와 같이 우수한 기계적 특성으로 인하여 우주항공 분야에서 항공기 날개, 동체, 헬리콥터의 로터 블레이드, 인공위성 몸체 등에 사용되어 왔다. 최근에 이르러 허니콤 판재의 응용 분야는 더욱 확대되어 자동차용 내ㅑ외판, 스포츠카, 전기자동차, 철도 차량의 출입문, 선박의 격막 등과 같은 수송기기 분야 뿐 아니라, 건축용 내ㅑ외장재, 전자통신기기, 스포츠 용품 등에 다양하게 확대되고 있다. 특히 최근에는 수송기기의 경량화에 대한 요구가 증가함에 따라 알루미늄 허니콤 판재를 자동차 및 고속전철 등의 차체 재료로 이용하려는 연구가 진행되고 있다. 본 연구진에서는 허니콤 판재의 설계기술, 알루미늄 허니콤 코어 및 허니콤 판재 제조 기술에 대한 연구를 수행하고 있으며, 또한 제조된 허니콤 판재의 각종 기계적 특성평가를 행하여 그 결과를 바탕으로 알루미늄 허니콤 판재의 제조 공정 설계, 판재 제작 및 특성 평가방안을 개선하고자 연구하고 있다.
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- 한국생산기술연구원
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- 2000-08-29
연성이 향상된 Die Casting/Squeeze Casting용 고강도 마그네슘(Mg) 합금
에너지 절약을 위한 운송수단의 경량화가 절실히 요구되는 가운데 (S가 39-1 참조) 고강도/고연성을 갖는 경량합금이 필요하게 되었다. 이에 가장 가벼운 구조용 상용합금인 마그네슘 합금이 주목을 받아왔으며, 특히 AZ91은 적절한 강도를 갖고 있고 마그네슘 합금의 문제점인 내식성의 보완으로 많은 주목을 받아왔다. 그러나, 연성의 부족에 따른 가공성 저하와 낮은 내열성과 낮은 내마모성이 그 사용을 제한하여 왔다. 이는 이 합금의 주 강화상인 Mg17Al12가 매우 취약할 뿐 만 아니라 저융점이라는 특징을 갖고 있기 때문이다. 본 연구에서는 이러한 AZ91 마그네슘 합금의 취약점을 개선을 목적으로 하였으며, 다음과 같은 합금설계 및 제조공정을 개발하였다. 공정변수가 비교적 간단하고 제조원가를 절감할 수 있는 용탕단조법을 사용하여 합금의 주조결함을 제거하고 조직의 미세화를 얻고자 하였으며, 합금설계는 취약한 Mg17Al12상을 줄이고 강하고 열적으로 안정한 Mg2Si상을 첨가하여 강도 및 내열성을 증가시키고자 하였다. 또한 미세원소 첨가에 의해서 Mg2Si상의 형태를 제어하여 강도 및 연성을 증가시키고자 하였다. 본 연구에서는 AZ91합금에 Si를 소량 첨가하고, Al을 줄이면서 여러 합금을 제조하였다. 이 합금들을 용탕단조한 후 인장성질을 평가한 결과, 강도와 연성이 가장 적절한 값을 갖는 합금은 AZ51-Si합금 이었다. 그러나 이 합금에서 Mg2Si상은 chinese script 형태로서 기지와의 계면에서 균열이 쉽게 발생하며 균열성장에 대한 저항성이 적었다. 이러한 형태를 제어하고자 AZ51-Si합금에 Ca, P를 첨가하여 용탕단조한 결과, chinese script 형태를 분산상의 형태로 제어하여, 보다 높은 강도 및 연성을 얻었으며, 이러한 기계적 성질을 AZ91에 비해 우세하였다. 본 연구에서 개발된 합금과 제조방법을 통해 현재 자동차 부품, 항공기 부품, 기타 경량화를 요구하는 제품 등에 사용되고 있는 AZ91합금을 대체하며, 아울러 보다 높은 강도를 요구하여 현재 알루미늄 합금을 사용하고 있는 여러 부품들에 적용할 수 있을 것으로 기대된다.
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- 한국생산기술연구원
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- 2000-08-29
내충격소재용Compound기술개발
안전화에 사용되고 있는 Steel toe-cap을 대체할 수 있는 내충격성 플라스틱 복합소재의 개발로 안전화의 경량화와 전기절연성을 높여주고, 착용자의 착화감 증대 및 신발 내부의 통기성 향상에 따른 위생성, 다기능화 및 Fashion화를 추구할 수 있는 기술개발- 기존 Toe-cap에 비하여 가볍다 (130g→30g)- 전기절연성이 높은 소재로 대체함으로서 안전성이 높다- 안전화의 Fashion화와 다기능성을 부여할 수 있다
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- 한국생산기술연구원
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- 2000-08-29
용접용 고강도 알루미늄 소재 개발 2
1) 특허합금의 특성연구 분야: 특허합금의 기본적 특성을 평가하는 분야로 4차년도에는 in-situ 피로시험, 전위구조 분석에 의한 변형 특성 규명, 부식특성시험 등을 수행하였다. in-situ 피로시험 결과 Mn을 함유한 특허합금은 변형이 시편 전체에 걸쳐서 균일하게 일어나며 따라서 국부적인 변형 집중이 발생하지 않기 때문에 피로 저항성이 우수하다는 것을 확인할 수 있었다. 전위구조를 TEM으로 관찰하여 분석한 결과, 특허합금의 경우 전위가 분산상과 상호작용하면서 기존의 slip plane에서 새로운 slip plane으로 이동하는 cross-slip이 발생함을 알 수 있었다. 이것으로 특허합금의 특징은 균일한 변형은 전위와 Mn-dispersoid간의 상호작용에 의해 발생하는 cross-slip에 의한 것임을 알 수 있었다. Mn을 함유하지 않는 AIZnMg 합금과 특허합금의 부식피로균열 전파 시험 결과에 의하면 pit으로부터 피로 균열 전파의 정도가 훨씬 더딘 것으로 나타났다. 이는 부식분위기에서도 특허합금의 피로 균열 전파 저항성이 크다는 것을 말해준다. 또한 마모전극 실험결과 특허합금의 부식 저항성과 pitting 저항성이 우수함을 알 수 있었다. 2) 비열처리형 알루미늄 합금 개발: 본 연구과제의 당해년도 주요 연구 성과로서 새로운 압출용 알루미늄 합금의 개발에 대한 연구를 수행하여 합금 발명에 성공하였으며 국내 특허 출원된 상태이다. Al-Mg-Si 계열의 합금에 Mn을 첨가하여 새로운 압출용 알루미늄 합금을 발명하였으며 이들 발명된 합금은 as-extruded 상태에서 상용의 알루미늄 합금에 비하여 40MPa 이상 높은 항복 강도를 나타내었으며 그러면서도 연신율은 비슷하게 나타났다. 새로이 발명된 압출용 알루미늄 합금은 국내 특허 출원 (2 건) 된 상태이다. 국내 특허 출원 번호: 96-15274, 96-47702 3) 대형 압연판재 생산기술 연구 전년도 보다 두께가 더 두꺼운 300W*800L*100T 크기의 slab 생산을 시도하여 수소 함유량이 낮고 폭방향과 두께방향으로의 편석이 거의 없는 거전한 slab을 생산할 수 있었다. 이것은 DC 주소법에 의한 특허합금 생산 기술의 확보를 의미한다. 그리고 특허합금에 대한 가공열처리 연구를 수행하여 비용접용인 Al 7075 합금에 버금가는 인장강도를 얻을 수 있었다.
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- 한국생산기술연구원
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- 2000-08-29
용탕단조법에 의한 AC4A Al/TiNi 형상기억 복합재료의 제조 및 특성
형상기억합금을 강화재로 사용하면 형상기억효과에 의하여 금속기지내에 압축잔류응력을 발생시켜 복합재료의 인장성질을 향상시킨다. 본 연구에서는 Al/TiNi 형상기억복합재료를 용탕단조법으로 제조하였다. 양호한 복합재료의 제조를 위한 최적의 주조 조건을 구하였으며 최적의 조건에서 제조된 Al/TiNi는 주조결함이 관찰되지 않는 양호한 미세조직을 나타내었고 기지/강화재의 계면접합성도 우수하였다. Al 기지내에 압축잔류응력을 유도하는 prestrain의 양과 TiNi의 형상회복력은 TiNi 와이어의 온도에 따른 인장시험에서 구하였으며 복합재료의 인장시험은 Af(austenite finish temperature)온도 이상에서 행하였다. 인장시험 결과, Al 기지내 TiNi에 의한 섬유강화와 TiNi의 형상회복력에 의한 압축잔류응력 효과에 의한 복합재료의 강도 증가가 확인되었다. 또한 기지와 강화재의 계면적의 크기에 따라, 즉 강화재의 직경에 따라 복합재료의 강도증가의 정도가 달라졌다.
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- 한국생산기술연구원
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- 2000-08-29