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금속복합재료
In-situ TiC 금속복합소재
그래핀 강화 금속복합소재
하이엔트로피 합금 소재
그래핀 구리 나노복합소재
고분자복합재료
신축성 전도체 제조
탄소섬유/탄소나노소재/에폭시 나노복합재료
Basalt섬유 강화 복합소재
나노복합재료
그래핀 산화물 액정 섬유 제조
인공뼈용 생분해성 유무기 복합재료 제조
다공성 탄소섬유 제조
SiC/Al 금속복합재료의 고온 변형 현상 및 기구

연구 개요

복합재료는 서로 다른 물성을 갖는 두가지 이상의 이종 재료를 혼합함으로써 단일재료로는 얻을 수 없는 물성을 구현할 수 있고, 혼합되는 재료의 종류, 비율, 형상 및 분포 등을 정밀하게 제어함으로써 원하는 물성을 다양하게 조절할 수 있는 장점을 지니고 있다[1]. 최근 항공우주산업, 자동차산업, 전자산업, 군수산업 등 첨단 고부가가치 산업의 발달은 기존 부품의 성능 향상과 함께 신기능을 가지는 새로운 부품 개발을 필요로 하고 있다. 현재 사용되고 있는 단일재료만을 이용하여 요구되는 물성을 충족시키기에는 한계가 있기에 이를 극복하기 위해 기존재료의 물성 한계를 극복할 수 있으며 신기능의 부여가 가능한 복합재료가 새로운 대안으로 제시되고 있다. 항공우주산업의 경우 연비의 향상과 추진력 향상을 위해 기체 중량의 감소가 요구되어 우수한 비강도, 비강성 및 내열특성이 요구되는 동체나 엔진부품에 복합재료가 사용된다. 자동차 산업에서는 높은 비강도, 비강성, 진동감쇠 특성, 열적특성 및 내마모특성으로 인하여 엔진부품이나 동력전달부품으로 응용된다. 또한 원자력발전용 핵연료, 장갑판재, 방진부품, 내마모부품 등 각종 특수 기능소재의 제조에 복합재료 기술이 널리 적용되고 있다. 점차 자동차, 우주항공, 전자 산업 등 고부가가치 산업 기술이 고도화됨에 따라 구성 부품에 요구되는 물성의 수준이 날로 높아져 신기능 소재의 개발을 필요로 하고 있으나 기존 단일 소재의 개선을 통한 물성개선은 이미 한계에 다다르고 있어 향후 복합재료를 응용한 신소재의 개발이 필수적이며 이미 미국, 일본 등 선진국을 중심으로 각 분야에 구조용 복합재료의 응용이 활발히 진행되고 있다. 그림은 각 산업분야에 사용되고 있는 구조용 금속복합재료의 응용 예를 나타내고 있다.

최근에는 각종 자동차회사들이 금속복합재료, 특히 Al계 금속복합재료를 엔진의 piston head, connecting rod, 흡기밸브 등 엔진부위 및 구동부위에 응용하고 있다. 이 부품들은 작동중 상당한 고온에 노출되고 동력전달을 위한 각종 응력을 받게 된다. 보통 엔진 부위의 piston head 등은 작동 중 약 200∼400℃의 온도를 나타내게 되는데 응력이 동시에 부과됨으로써 금속복합재료는 creep 변형이 일어나게 된다.

따라서 본 연구팀에서는 구조용 금속복합재료의 제조공정 및 상온 및 고온 기계적 특성평가에 관한 연구를 진행하고자 하였다. 즉, 고온에서의 주요변형 원인인 creep 현상을 이해하고 예측하는 것이 본 연구의 목적이다. 또한 금속복합재료, 기계적 합금재료에서 관찰되는 빠른 변형율 속도에서 큰 인장 연신율을 나타내는 high-strain-rate superplasticity(HSRS) 현상을 연구하였다. HSRS 현상은 최초에 Al 기지 금속복합재료에서 관찰되었고, 주로 Al-based 합금에서 계속 연구되어 오고 있다. 본 연구에서는 분말야금법으로 제조한 SiC/Al 금속복합재료의 HSRS 현상의 관찰 및 해석을 통해 금속복합재료의 HSRS 현상 기구를 규명하고자 하였다.

MMC CREEP
Fig.1 MMC의 Creep 특성 향상




Last CGI Updated: January 26, 2011
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