보고서 정보
주관연구기관 |
경상대학교 GyeongSang National University |
연구책임자 |
허보영
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보고서유형 | 최종보고서 |
발행국가 | 대한민국 |
언어 |
한국어
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발행년월 | 2016-05 |
과제시작연도 |
2015 |
주관부처 |
미래창조과학부 Ministry of Science, ICT and Future Planning |
등록번호 |
TRKO201700014261 |
과제고유번호 |
1711028933 |
사업명 |
신진연구자지원 |
DB 구축일자 |
2019-11-16
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키워드 |
Al폼.Mg 폼.표면장력.점성.압축강도.흡음성.제진성.흡수에너지.Aluminum.Magnesium.Foam metal.Foaming Agent.Composite Pannel.Acoustic Property.Insulation Property.Thermal Property.
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DOI |
https://doi.org/10.23000/TRKO201700014261 |
초록
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연구의 목적 및 내용
본 연구에서는 Al 합금 및 경량 • 제진 • 강도를 한층 향상시킨 합금의 발포금속 개발과 용융금속의 점도, 표면장력을 측정하여 pore의 형성안정화를 하였다. 또한, 발포제(bubble 형성제)의 개발과 기계적 특성을 좌우하는 기공의 종류, 형상, 크기, 균일성 등을 조절하고, 에너지 흡수능 및 흡 • 차음 • 단열성 등 기능성을 향상시킨 복합패널의 제조 및 그 활용도를 증가 하는데 목적을 두었다. 1차년도 에서는 Al 및 Al 합금, Mg 및 Mg 합금 등 여러 가지 금속에 기공을 발생시키면서 poro
연구의 목적 및 내용
본 연구에서는 Al 합금 및 경량 • 제진 • 강도를 한층 향상시킨 합금의 발포금속 개발과 용융금속의 점도, 표면장력을 측정하여 pore의 형성안정화를 하였다. 또한, 발포제(bubble 형성제)의 개발과 기계적 특성을 좌우하는 기공의 종류, 형상, 크기, 균일성 등을 조절하고, 에너지 흡수능 및 흡 • 차음 • 단열성 등 기능성을 향상시킨 복합패널의 제조 및 그 활용도를 증가 하는데 목적을 두었다. 1차년도 에서는 Al 및 Al 합금, Mg 및 Mg 합금 등 여러 가지 금속에 기공을 발생시키면서 porous 금속을 제작하고 표면장력 및 점도의 측정을 통해 발포금속 제조에 필요한 최적 조건을 도출하였다. 2차년도에서는 발포알루미늄의기계적, 물리적 특성과 음향특성 등을 평가하고, Al-Mg 금속의 기공률 향상 및 물성을 평가하고 복합패널의 제조와 내열성을 평가했다. 마그네슘 합금(AZ91, AM60)의 발포금속 개발에 중점을 두었다. 3차년도는 생산된 발포금속의 물성 데이터를 DB화 및 개선사항에 대한 연구 해결방안에 기업체의 요구에 대응하는 연구개발 및 DB구축과 Al, Mg합금의 발포금속 복합판넬제조, 마이크로기공 및 마이크로 기공 시제품의 제조 평가를 하였다.
연구결과
용융금속의 표면장력 및 점도를 제어하여 발포제 첨가에 의해 생성된 pore를 drainage 발생 및 pore의 병합을 방지하여 균일한 기공을 만들기위해 용융금속의 발포금속 제조의 최적조건으로 이들 물성은 온도, 첨가물의 원소 및 첨가량에 의해 제어 가능. Mg합금계 발포제 개발(CaCO3) 기공률 80~90%이상의 Al, Al-Mg, Al-Si, Al-Cu, Mg(AZ91, AM60)합금 foam의 제조, Cell size 2~4mm, 70% strain에서 인장강도, 압축강도, Al-2Si (25MPa), Al-Mg (20MPa), AZ91 (20MPa), AM60 (20MPa)이상을 가지는 발포금속 제조. 발포금속의 흡음측정 결과 내부의 크랙 발생의 양에 따라 주파수 대역이 200~1,000Hz의 넓은구간에 걸쳐 헬름홀츠 공명효과가 발생. 열전도는 약 2-4W/mk 정도이며, bulk 재료보다 우수한 단열특성을 지님. 에너지흡수능은 50% strain에서 3.5MJ/㎥, 충격흡수에너지는 셀 크기가 27.5kg/㎤. 상대밀도가 0.6에서 흡음률이 70% 이상을 발휘하는 Al 다공성 흡음판 제조. 열전도도 0.037W/mK, 흡음률 80%이상. 흡/차음, 단열특성을 고려한 foamed Al & Mg alloys복합 패널 설계 및 제조, 특성평가 결과: 강도 흡음율 80%이상, 차음 50dB이상(steel plat 부착시)
연구결과의 활용계획
Al 및 Mg 합금 발포금속과 기타금속을 이용하여 제작한 흡음용 복합패널은 기존의 스티로폼 심재를 이용한 복합패널 보다 높은 단열성을 가진다. 기존 패널의 대체 및 단열특성의 방재산업에 적용, 디자인적 측면을 개량하여 흡음률이 높은 인테리어 제품을 생산가능.
특히 본 연구 결과 제조되어진 마그네슘 발포금속의 경우, 아직 연구 초기 단계이지만 마그네슘 자체의 경량, 우수한 제진특성, 전자파 차폐만을 고려한다고 하더라도 발포금속으로 제조 되었을 때는 자동차, 선박 등의 중공업에 까지 적용 할 수 있는 매우 큰 가능성을 가진 기술이라고 볼 수 있다. 흡/차음, 단열특성을 고려한 foamed Al & Mg alloys/honeycomb/steel plate 등의 다양한 복합 패널 설계 및 제조, 페인팅 및 인테리어 효과, 패드 개발.항공기, 지하철, 선박 내장재 및 유조선 방진벽, 방파제 방폭벽 등의 활용성 증대가 기대된다.
(출처 : 연구결과 요약문 4p)
Abstract
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Purpose& contents
Recently, all engineering materials, coming to commercial markets, are focused on enhancement of living standard for human, encompassing friendly- environment, low-cost and high efficiency.
The metallic foams, as engineering functional materials, have many interesting com
Purpose& contents
Recently, all engineering materials, coming to commercial markets, are focused on enhancement of living standard for human, encompassing friendly- environment, low-cost and high efficiency.
The metallic foams, as engineering functional materials, have many interesting combinations of inherently superior properties such as high energy absorption, heat and thermal conductivity (in case of open-cell foams), and high permeability to gas and liquid. The aluminum and magnesium alloy foams were primarily produced via a melt forming process; this process was conducted by addition of Ca, stirring, addition of TiH2 or CaCO3 and subsequent mechanical stirring. In order to investigate dominant factors responsible for stereological features of pores (e.g., pore formation), in this case, the viscosity and surface tensions of the molten alloys were evaluated by measuring mechanical and physical properties including energy/sound absorption and heat insulation. Individual foams were combined with a board for composite panels for expended useful materials.
Result
This research is to understand physical properties of the molten metals and alloys that are necessary for metallic foams with controlled pore structures. The surface tension of molten aluminum alloy were about 842~868 [mN/m] around its melting point. Its temperature dependence are approximately estimated as σ=842- 0.152(T-Tm).
Those particles from our primary analyses were shown to be individual particles of off-stoichiometric compositions (CaO, AlxCy, AlxCayOz, AlxMgy, and AlxMgyOz) or their clusters and increased the viscosity of the melt to 19~27[cp]. In addition, works were conducted with alloys AZ91 and AM60 commercial alloys. The temperature dependence of the surface tension were σAZ91=473- 0.545(T-Tm) and σAM50=557- 0.468 (T-Tm), respectively. Their viscosities measured also were about ηAZ91=5.2 and ηAM60=6.2, and reached to 10~14[cp] after 1.5wt.% Ca addition -based alloy foams. This was shown to restrict melt drainage and thus led to uniform distribution of pores in fabricated aluminum foams. In the case of Mg alloy foams, formation of MgO might play a crucial role in foam stability. The size of pores tended to increase with the holding time. The average size of pores was about 1.5mm for 2min, 2mm for 5min, 3mm for 10min, and 3.5mm for 10 min. Mechanical, Physical, Thermal propertion and measured by standard method.
Expected Contribution
For controlled fabrication of Al and Mg alloy foams, the process techniques established in the present research laboratory are favorably shown to have comparative advatages over those in other countries. The application of metallic foams to auto parts are still rudimentary at this time. Research results accumulated on fabrication of metallic foams should be utilized for preventing exclusive prepossession of advenced nations and acquiring technological advatages. And so aircraft parts, insulating, Interior of Cruseship, Yacht, gas and oil transfership and military defense parts, etc.
(출처 : SUMMARY 5p)
목차 Contents
- 표지 ... 1
- 목차 ... 2
- 연구계획 요약문 ... 3
- 연구결과 요약문 ... 4
- SUMMARY ... 5
- 연구내용 및 결과 ... 6
- 1. 연구개발과제의 개요 ... 6
- 2. 국내외 기술개발 현황 ... 6
- 3. 연구수행 내용 및 결과 ... 6
- 4. 목표달성도 및 관련분야에의 기여도 ... 29
- 5. 연구결과의 활용계획 ... 31
- 6. 연구과정에서 수집한 해외 과학기술정보 ... 32
- 7. 참고문헌 ... 33
- 8. 연구성과 ... 34
- 9. 국가과학기술지식정보서비스에 등록한 연구시설·장비 현황 ... 48
- 10. 연구개발과제 수행에 따른 연구실 등의 안전조치 이행실적 ... 49
- 11. 기타사항 ... 49
- 끝페이지 ... 49
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