초록 ▼

과공정 Al-Si합금은 우수한 내마모성 및 낮은 열팽창 계수를 가지고 있기 때문에 자동차, 전자 및 각종 장치 산업분야에서 각광받고 있다. 그러나 이러한 합금들에 대한 지금까지의 연구는 단순히 기계적 성질을 개선하려는 투망식의 연구가 진행되어 오고 있기 때문에 조직의 해석 및 기계적 성질 향상의 한계점에 달하여있는 실정이다. 따라서 본 연구에서는 응고이론과 다양한 공정 및 평가기술이 조합된 학제간 맞춤응고(Tailored Solidification)연구를 바탕으로 우수한 기계적 성질을 가능케 하는 신 제조공정, 미세조직 및 평가기술

과공정 Al-Si합금은 우수한 내마모성 및 낮은 열팽창 계수를 가지고 있기 때문에 자동차, 전자 및 각종 장치 산업분야에서 각광받고 있다. 그러나 이러한 합금들에 대한 지금까지의 연구는 단순히 기계적 성질을 개선하려는 투망식의 연구가 진행되어 오고 있기 때문에 조직의 해석 및 기계적 성질 향상의 한계점에 달하여있는 실정이다. 따라서 본 연구에서는 응고이론과 다양한 공정 및 평가기술이 조합된 학제간 맞춤응고(Tailored Solidification)연구를 바탕으로 우수한 기계적 성질을 가능케 하는 신 제조공정, 미세조직 및 평가기술을 논리적으로 연구하여 고품위·고성형성 과공정 Al-Si 신합금 소재를 개발함은 물론 새로운 연구개념 및 이론을 창출함으로서 기반산업발전 기술을 선도할 수 있는 기틀을 마련하였다.
고품위 과공정 Al-Si합금 소재개발을 위한 맞춤응고의 구현은 다음의 응고이론과 다양한 공정 및 평가기술의 조합을 통하여 다음과 같이 단계별 기술체계를 확립하였다.
1. 다양한 공정법(분사주조, CEP, M&S, Bubbling, Vibrational electromagnetic process, Hot working)의 선택 및 다양한 공정의 차이 비교
2. 다양한 공정법 들간의 미세조직에 미치는 영향관계를 정량화
3. 공정변수와 응고변수 사이의 정량화 관계식 도출
4. 응고변수와 미세조직 간의 관계식 도출 및 정량화
5. 미세조직과 기계적?물리적 성질 간의 관계식 도출 및 정량화
6. 과공정 Al-Si합금계의 MSMs(Microtructure Selection Map, Mechanical properties Selection & Standard Map, Manufacturing Standard Map,Materials Selection Map)구축
7. 과공정 Al-Si합금의 조성변화에 따른 신합금 설계시스템 구축함으로서 맞춤응고의 실현
? 해당 분야 학문발전에의 기여 효과
- Al-Si 합금 응고 분야의 이해증진, 고품위 Al-Si 개발로 기계부품 소재의 성능향상

- Tailored Solidification 및 MSMs 구축 개념이 타소재로의 확장적용 기대
? 산업 발전에의 기여도 등 국가경제에 미치는 효과
- 21세기형 장치산업 및 수송기기용 적용부품 수요소재의 유연한 대처기술 확보 및 선점화
- 과공정 Al-Si합금계의 고품위화 및 고성능성형성 유도에 의한 기계부품소 재로의 응용범위 확대
? 연구수행과정을 통한 연구인력 양성 효과 등
- 3명의 박사 및 7명의 석사 총 10명의 전문연구요원양성 배출

Abstract ▼

Purpose of research
Since their good wear resistance and low thermal expansion coefficient, the development for high performable hypereutectic Al-Si alloys has been attracted in many application areas especially, the automotive and electronic industries. The solidification microstructure, however

Purpose of research
Since their good wear resistance and low thermal expansion coefficient, the development for high performable hypereutectic Al-Si alloys has been attracted in many application areas especially, the automotive and electronic industries. The solidification microstructure, however, which determined the physical and chemical properties of the products in essence, was not carefully analysed for many researches and developments. Therefore, microstructure control, that is actually possible through altering solidification variables, was worth studying. The final goal for the microstructure control will be condensed as the word "tailored solidification". That is, the processing conditions of the materials for particular mechanical properties could be chosen from the equations or diagrams that explain the relations between microstructure and solidification variables. Thus, in order to realize the tailored solidification for the development of high quality and high formability hypereutectic Al-Si alloys, solidification analysis, various processes and characterization techniques should be combined.
Development of high quality hypereutectic Al-Si alloys through realizing tailored solidification has been performed as followed;
1. Selection and development of various solidification processes
2. Establishment for the relationship between microstructures and various solidification processes
3. Quantitative analysis between the solidification process and variables
4. Quantitative analysis between the solidification process and the resultant microstructure
5. Quantitative analysis between the microstructures and mechanical properties
6. Establishment the MSMs for hypereutectic Al-Si alloys
7. Developments of new alloy design system through the Realization of tailored solidification
? Academic aspect
- Promotion of understanding for solidification theory, Improvement of properties of hypereutectic Al-Si alloys
- Propagation of concept for Tailored Solidification and MSMs to the other materials
? Industrial and economic aspect
- Possession and prior occupation for manufacturing of high quality hypereutectic Al-Si alloys
- Expansion of application area for hypereutect Al-Si alloys
? Education of human resources
- More than 10 students with Dr. degree or Master degrees

목차 Contents

• Ⅰ. 연구계획 요약문...3
• 1. 국문요약문...3
• Ⅱ. 연구결과 요약문...4
• 1. 국문요약문...4
• 2. 영문요약문...5
• Ⅲ. 연구내용...6
• 1. 서론...6
• 1.1 연구배경 및 중요성...6
• 1.2 연구목적...15
• 1.3 연구범위 및 방법...16
• 2. 연구방법 및 이론적 배경...27
• 3. 세부과제 별 실험방법 및 결과 고찰...46
• 3.1 1세부과제 : 분사주조법에 의한 고품위 고성형성 과공정 Al-Si합금 개발...46
• 3.1.1 실험방법...46
• 3.1.2 결과 및 고찰...50
• 3.2 2세부과제 : 과공정 Al-Si합금계의 응고변수에 따른 미세조직 변화 양상 규명...77
• 3.2.1 실험방법...77
• 3.2.2 실험결과 및 고찰...78
• 3.3 3세부과제 : Bubbling, 진동자기력 및 AlCuP 적용에 의한 고품질 과공정 Al-Si 합금의 제조...91
• 3.3.1 실험방법...91
• 3.3.2 실험결과 및 고찰...96
• 3.4 4세부과제 : 기계적 특성 및 성형성 평가 기술의 확립 및 고성형성 과공정 Al-Si 합금개발...113
• 3.4.1 제조공정에 따른 마모특성평가 및 예측...113
• 3.4.2 제조공정에 따른 기계적(인장, 마모, 경도, 가공성) 특성 예측 및 평가...116
• 3.4.3 처리공정에 따른 소성가공특성 예측 및 평가...120
• 3.4.4 Si particle size에 따른 기계적 특성에 대한 이론적 접근...126
• 4. 총괄결론...129
• 5. 인용문헌...134
• 6. 연구성과...139