[논문]통전압접을 활용한 알루미늄 소재 간 고상접합에 관한 연구

최호욱; 이시환; 김이재; 홍성태; 한흥남

doi:10.5228/kstp.2022.31.6.337

통전압접을 활용한 알루미늄 소재 간 고상접합에 관한 연구
Study on Electrically Assisted Pressure Solid State Joining Between Aluminum Alloys 원문보기

소성가공 = Transactions of materials processing : Journal of the Korean society for technology of plastics, v.31 no.6, 2022년, pp.337 - 343

최호욱 (서울대학교 재료공학부) , 이시환 (서울대학교 재료공학부) , 김이재 (서울대학교 재료공학부) , 홍성태 (울산대학교 기계공학부) , 한흥남 (서울대학교 재료공학부)

Abstract ▼ AI-Helper

Electrically assisted pressure joining (EAPJ) utilizes electric current-induced kinetic enhancement to achieve solid state diffusion bonding within a short time. In this study, aluminum alloy specimens, which are known as a hard-to-weld metal, were successfully solid-state joined through EAPJ. The bonding process was performed in two ways: continuous direct current (CDC), which applies relatively low current density, and pulsed direct current (PDC), which applies high current density. It was observed that the bonding strength was higher in PDC than in CDC. The microstructure of the joint was characterized using 3D X-ray microscopy (XRM) and electron backscatter diffraction (EBSD).

주제어

표/그림 (8)

그림 Fig. 1 (a) Specimen shape and dimensions for electrically assisted pressure joining. (b) EBSD ED map and (c) KAM map of initial microstructure.
그림 Fig. 2 Schematic diagram of (a) electrically assisted pressure joining and (b) measurement of joining strength.
표 Table 1 Composition of AA6061 (weight %)
그림 Fig. 3 Temperature and pressure history during electrically assisted pressure joining: (a) CDC and (b) PDC.
그림 Fig. 4 (a) Displacement-stress curve and (b) average joining strength of CDC and PDC
그림 Fig. 5 (a) ED and (b) RD projection image obtained by XRM.
그림 Fig. 6 Hardness profile of CDC and PDC across the joint line.
그림 Fig. 7 IPF ED map of (a) CDC and (b) PDC. KAM map of (c) CDC and (d) PDC.

AI 본문요약
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제안 방법

미세구조 분석은 전계방출 주사전자현미경 (Field emission scanning electron microscrope (FE-SEM), SU70, Hitachi, Japan) 에서 전자후방산란회절 (Electron backscatter diffraction (EBSD), EDAX/TSL, Hikari, USA) 장비를 활용하여 이루어졌다. 미세구조 분석 시편은 사포 연마 후 최종적으로 콜로이달 용액 (0.
본 연구에서는 통전접합 시 전류 인가 방식을 CDC (Continuous direct current)와 PDC (Pulsed direct current) 두 가지로 설정하고, 이 두 방식의 온도 이력이 유사하도록 PDC 의 인가 시간 및 전류 밀도를 설정하였다. 이 두가지 방식은 접합 시간, 접합 시변형 속도 및 변형량은 모두 같지만, 전류 밀도와 인가 형태가 다르도록 고안되었다.
또한, PDC 의 경우, CDC 보다 경도 저하가 크게 일어났다. 이를 설명하기 위해, EBSD 를 활용하여 CDC 및 PDC 접합부의 미세구조를 분석하였다.
본 연구에서는 난용접 소재인 알루미늄 합금 AA6061 을 통전압접 방식으로 30 초만에 고상접합에 성공하였다. 통전압접 시 인가한 전류의 형태에 따라 상대적으로 낮은 전류밀도의 일정한 전류를 인가하는 CDC 와, 상대적으로 높은 전류밀도의 펄스 전류를 인가하는 PDC, 두 가지 방식으로 나누어 접합강도 및 미세구조를 비교하였다. 이 두 방식의 온도이력이 유사하도록 전류밀도와 인가시간이 설계되었다.
2에 나타내었다. 통전압접은 재료만능시험기(Universal testing machine, INSTRON 5582, INSTRON, USA) 의 압축 모드를 활용하여 이루어졌으며, 접합에 필요한 전류는 직류전원공급장치 (VADAL SP-400MTP, HYOSUNG, South Korea)를 통해 공급되었다. 접합 도중의 온도 이력은 시편 표면에 흑체 스프레이를 도포한 후, 적외선열화상카메라 (FLIR T430sc, FLIR, Sweden)로 측정되었다.

대상 데이터

본 연구에 쓰인 AA6061 시편은 압출로 제작되었기 때문에, Fig. 1(b)에 나타난 초기 조직의 IPF(Inverse pole figure) ED (Extrusion direction) map 을 보면, 압출 (ED) 방향으로 결정립들이 길게 늘어서 있고 (100) 과 (111) 방위 집합조직이 주로 발달하였음을 확인할 수 있다.
본 연구에 쓰인 알루미늄 합금은 AA6061 로, 접합 전 상태는 T6 열처리된 상용합금이다. 해당 합금의 조성을 Table 1 에 기재하였고, 접합 시험에 사용된 시편의 형상과 치수를 Fig.

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표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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