지원사업
학술연구/단체지원/교육 등 연구자 활동을 지속하도록 DBpia가 지원하고 있어요.
커뮤니티
연구자들이 자신의 연구와 전문성을 널리 알리고, 새로운 협력의 기회를 만들 수 있는 네트워킹 공간이에요.
논문 기본 정보
- 자료유형
- 학위논문
- 저자정보
- 지도교수
- 이기안
- 발행연도
- 2021
- 저작권
- 인하대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.
이용수18
이 논문의 연구 히스토리 (2)
- 이 논문의 후속연구가 궁금하신가요?
- 연관 학술논문 또는 학술발표를 통해 보다 발전된 연구결과를 확인하실 수 있습니다.
- 이 논문의 연구 히스토리 확인하기
초록· 키워드
오류제보하기
최근 자동차, 항공 등의 분야에서는 연비 향상과 동시에 재료 낭비를 감소시킬 수 있는 다공성 초경량 부품에 대한 개발이 활발히 진행되고 있다. 부품의 경량화를 위한 시도로, 내부에 빈 공간이 형성되어 있는 단위체를 반복적으로 배열시킨 격자 구조체에 대한 연구에 최근 각광받고 있다. 그러나 격자 구조체는 복잡한 3차원 형상을 가지므로 주조와 같은 기존 공정으로는 제조하는데 한계점이 있어 새로운 제조 공정이 요구되어왔다. 따라서 본 연구에서는 bottom-up 방식으로 3차원 조형체를 제조하는 3D 프린팅 공정에 집중하였다. 이와 함께 비 강도 특성이 우수하며, 3D 프린팅 공정에 최적화된 것으로 알려진 Ti-6Al-4V 합금을 이용하여, 경량의 격자 구조체 제조 효과를 극대화하고자 하였다.
격자 구조체가 가진 구조적 특징을 알아보기 위하여 node, strut, relative density 등의 조건이 다른 Octet truss, Rhombic dodecahedron, Kelvin cell, BCC 네 종류의 격자체를 구상하였다. 이에 더하여 단위체의 밀집도에 의한 효과 또한 고려하기 위해 unit cell size를 각각 2, 3, 4 mm로 설정하여 총 12종류의 sample을 설계하였다. 위 형상의 CAD 모델을 기반으로 selective laser melting (SLM) 공정을 적용하여 sample을 제조하였으며, 건전한 제조 유무를 검증하기 위하여 FE-SEM 및 Micro-CT 분석을 진행하였다. 이후 격자 구조체의 형상이 기계적 특성에 미치는 영향을 알아보기 위하여 상, 고온 압축 시험을 진행하였으며, 압축 시 변형 거동을 digital image correlation (DIC)을 이용하여 실시간으로 해석하였다.
SEM 및 Micro-CT 분석 결과 sample 내외부가 건전하게 제조된 것을 확인할 수 있었으며, FE-SEM 및 XRD를 이용한 분석 결과 Ti-6Al-4V의 급랭 조직으로 알려져 있는 α’-martensite가 지배적으로 분포하였다. 압축 시험 결과 격자 구조체의 항복 강도는 하중을 견디는 strut의 영향을 크게 받기 때문에 상대 밀도에 비례한 결과가 나타났으며, Octet, Rhombic, Kelvin, BCC 순으로 강한 것으로 나타났다. 고온에서의 압축 결과 α’-martensite의 상이 변화하여 전체적으로 softening되는 경향이 나타났다. 위 결과들을 이용하여 Gibson-Ashby analytic model에 적용해보았으며 BCC를 제외한 모든 형상에 stretch dominant한 경향이 나타났다. 본 학위 논문에서는 상기 결과들로 SLM-built Ti-6Al-4V 격자 구조체 형상이 기계적 특성에 미치는 영향을 고찰해보고자 하였다.
격자 구조체가 가진 구조적 특징을 알아보기 위하여 node, strut, relative density 등의 조건이 다른 Octet truss, Rhombic dodecahedron, Kelvin cell, BCC 네 종류의 격자체를 구상하였다. 이에 더하여 단위체의 밀집도에 의한 효과 또한 고려하기 위해 unit cell size를 각각 2, 3, 4 mm로 설정하여 총 12종류의 sample을 설계하였다. 위 형상의 CAD 모델을 기반으로 selective laser melting (SLM) 공정을 적용하여 sample을 제조하였으며, 건전한 제조 유무를 검증하기 위하여 FE-SEM 및 Micro-CT 분석을 진행하였다. 이후 격자 구조체의 형상이 기계적 특성에 미치는 영향을 알아보기 위하여 상, 고온 압축 시험을 진행하였으며, 압축 시 변형 거동을 digital image correlation (DIC)을 이용하여 실시간으로 해석하였다.
SEM 및 Micro-CT 분석 결과 sample 내외부가 건전하게 제조된 것을 확인할 수 있었으며, FE-SEM 및 XRD를 이용한 분석 결과 Ti-6Al-4V의 급랭 조직으로 알려져 있는 α’-martensite가 지배적으로 분포하였다. 압축 시험 결과 격자 구조체의 항복 강도는 하중을 견디는 strut의 영향을 크게 받기 때문에 상대 밀도에 비례한 결과가 나타났으며, Octet, Rhombic, Kelvin, BCC 순으로 강한 것으로 나타났다. 고온에서의 압축 결과 α’-martensite의 상이 변화하여 전체적으로 softening되는 경향이 나타났다. 위 결과들을 이용하여 Gibson-Ashby analytic model에 적용해보았으며 BCC를 제외한 모든 형상에 stretch dominant한 경향이 나타났다. 본 학위 논문에서는 상기 결과들로 SLM-built Ti-6Al-4V 격자 구조체 형상이 기계적 특성에 미치는 영향을 고찰해보고자 하였다.
목차
제 1 장. 서 론 11.1 연구 배경 21.2 연구 목적 5제 2 장. 이론적 배경 62.1 Ti-6Al-4V 합금 72.2 격자 구조체 102.3 금속 3D 프린팅 공정 132.3.1 Direct energy deposition (DED) 142.3.2 Powder bed fusion (PBF) 152.3.2.1 Selective laser melting (SLM) 152.3.2.2 Electron beam melting (EBM) 17제 3 장. 실험 방법 183.1 Ti-6Al-4V ELI 분말 193.2 격자 구조체 제조 213.3 미세조직 및 표면 분석 253.4 기계적 특성 평가 26제 4 장. 연구 결과 274.1 상대 밀도 및 표면 분석 284.2 미세조직 및 상 분석 334.3 Micro-CT 분석 354.4 기계적 특성 38제 5 장. 결과 고찰 475.1 압축 변형 거동 485.2 Gibson-Ashby analytic model 595.3 Digital image correlation 62제 6 장. 결 론 65참고 문헌 67연구 실적 74발표 실적 75수상 실적 77
최근 본 자료
댓글(0)
0