보고서 정보
주관연구기관 |
한양대학교 산학협력단 HanYang University |
연구책임자 |
장재일
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보고서유형 | 최종보고서 |
발행국가 | 대한민국 |
언어 |
한국어
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발행년월 | 2016-11 |
과제시작연도 |
2015 |
주관부처 |
미래창조과학부 Ministry of Science, ICT and Future Planning |
등록번호 |
TRKO201700014955 |
과제고유번호 |
1345239100 |
사업명 |
이공학개인기초연구지원 |
DB 구축일자 |
2017-11-18
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DOI |
https://doi.org/10.23000/TRKO201700014955 |
초록
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• 본 연구에서는 미소구조체(고기능성 표면복합구조, MEMS/NEMS 등)의 극소형화 및 장시간 운영에 따른 신뢰성을 확보하기 위하여, 주요 후보재료인 첨단구조재료[나노결정소재(NCM), 벌크비정질합금(BMG), 하이엔트로피합금(HEA) 등]가 나타내는 역학특성의 크기 및 시간의존성을 국내최초로 나노스케일에서 체계적으로 분석함. 그 결과 Acta Materialia, Scripta Materialia, International Journal of Plasticity, Journal of American Ceramic Society
• 본 연구에서는 미소구조체(고기능성 표면복합구조, MEMS/NEMS 등)의 극소형화 및 장시간 운영에 따른 신뢰성을 확보하기 위하여, 주요 후보재료인 첨단구조재료[나노결정소재(NCM), 벌크비정질합금(BMG), 하이엔트로피합금(HEA) 등]가 나타내는 역학특성의 크기 및 시간의존성을 국내최초로 나노스케일에서 체계적으로 분석함. 그 결과 Acta Materialia, Scripta Materialia, International Journal of Plasticity, Journal of American Ceramic Society 등 구조재료 분야 고급 학술지를 포함하여 SCI급 저널에 총 19편을 게재하였음.
• 첨단구조재료의 크기의존적 나노역학특성 분석
- ZK60 합금에 대해 고압력비틀림 공정을 수행하여 결정립 미세화를 유도하였음. 구형나노압입시험으로 부터 얻은 임계전단항복강도를 통계적으로 분석하여, ZK60 합금의 항복 강도 및 활성화부피에 미치는 결정립 크기의 영향을 평가함.
- 복합조직 금속재료의 주요 강화기구 중 하나인 결정립계 강화 영향을 나노압입시험을 이용하여 평가하는 방법을 제시함. 다수의 결정립계가 포함된 영역에 나노압입시험을 수행함으로써 결정립계 강화지수를 구하였으며, 이를 문헌 값과 비교하여 검증함.
- 논문 게재 실적 (총 10편): Seok, M.-Y. et al., Int. J. Plasticity, 59 (2014) 108 / Seok, M.-Y. et al., Scripta Mater., 87 (2014) 49 / Zhao, Y., et al., Acta Mater. 78 (2014) 213 / Zhao, Y., et al., Scripta Mater., 93 (2014)56 / Lee, D.-H. et al., J. American Ceram. Soc., 98 (2015) 44 / Choi, I.-C. et al., Scripta Mater. 94 (2015) 44 /Zhao, Y. et al., Scripta Mater. 107 (2015) 46 / Seok, M.-Y. et al., Mater. Sci. Eng. A, 649 (2016) 123 / Ahn,B. et al., Adv. Eng. Mater. 18 (2016) 1001 / Seok, M.-Y. et al., Acta Mater. 121 (2016) 164
• 첨단구조재료의 시간의존적 나노스케일 변형거동 분석
- 수열합성을 통해 얻어진 ZnO 필라에 대해 필라크립시험을 상온에서 수행하였으며, 이 때 발생하는 크립 변형이 ZnO 필라의 전기적 특성에 미치는 영향에 대해 분석함.
- 구형압입크립실험을 다양한 하중에서 수행하여 단결정 ZnO의 크립 특성을 탄성 범위와 소성 범위에서 평가하였으며, 탄성 범위에서는 확산 기반의 크립이 우세한 반면, 소성 범위에서는 전위 활동 기반의 크립이 우세함을 확인함.
- 전기도금법을 통해 NC-Ni 필라와 튜브를 대량으로 제작하였으며, 이에 대해 압축크립시험을 수행하여 표면이 시간의존적 변형거동에 미치는 영향을 평가함. 더 나아가 응력지수와 변형율 속도 민감도를 직접 측정/비교를 통해 크립과 속도의존적 변형 사이의 연관성을 분석함.
- 논문 게재 실적 (총 5편): Kim, Y.-J. et al., Sci. Reports, 5 (2015) 9716 / Kim, Y.-J. et al., Philos. Mag. 95(2015) 1896 / Seok, M.-Y. et al., Steel Res. Int., 86 (2015) 817 / Lee, J.-A et al., Scripta Mater. 112 (2016) 79/ Zhao, Y. et al., Philos. Mag. 96 (2016) 3442
• 첨단구조재료의 역학특성에 미치는 크기 및 시간의존성의 복합영향 규명
- 고압력 비틀림 공정을 이용하여 Zn-Al 합금의 물성 변화를 유도하였고, 그에 따른 시간의존적 변형 거동의 변화를 확인함. In situ 나노압입시험을 통해 결정립 크기와 동일한 단위의 shear-off 현상을 관측하였으며, 이로부터 결정립계 이동에 의한 변형이 주요 변형 기구임을 알 수 있었음.
- 고압력 비틀림 공정을 거친 Zn-Al 합금에 대해 굽힘 피로 시험을 수행하여, 고주기 피로 특성을 평가함. 공정 수가 증가함에 따라 피로수명이 지속적으로 감소하였으며, 파면 관측을 통해 피로 수명에 미치는 결정립 미세화의 영향을 분석함.
- HEA의 나노결정립화를 위해 고압력비틀림 공정을 수행하였으며, 이에 대해 구형압입크립을 수행하여 크립 거동에 미치는 결정립크기의 영향을 분석함. 결정립 크기가 작아질수록 확산 기반 크립이 우세해지는 것을 확인하였으며, 크립 거동에 미치는 HEA의 sluggish diffusion 영향을 이론적으로 계산함.
- 논문 게재 실적 (총 4편): Choi I.-C. et al., Scripta Mater. 5 (2014) 102 / Choi, I.-C. et al., Mater. Sci. Eng. A, 618 (2014) 37 / Lee, D.-H. et al. J. Mater. Res. 30 (2015) 2804 / Lee, D.-H. et al., Acta Mater. 109 (2016)314
(출처:요약문 4p)
목차 Contents
- 표지 ... 1
- 목차 ... 3
- Ⅰ. 연구결과 요약문 ... 4
- Ⅱ. 연구내용 및 결과 ... 5
- 1. 연구과제의 개요 ... 5
- 2. 국내외 기술개발 현황 ... 5
- 3. 연구수행 내용 및 결과 ... 6
- 4. 목표 달성도 및 관련 분야에의 기여도 ... 7
- 5. 연구결과의 활용계획 ... 7
- 6. 연구과정에서 수집한 해외과학기술정보 ... 8
- Ⅲ. 연구성과 ... 9
- 끝페이지 ... 11
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