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사파이어 단결정의 생성 이론 및 역사 , 제조방법 , 가공방법 , 응용방법 , 등에 관하여 기술되었습니다.

2014.05.20 사파이어[ 목차 ]알루미나란? 알루미나의 종류 및 중요성 알루미나의 특성 사파이어 단결정 사파이어의 특성 사파이어의 결정구조 사파이어의 단결정성장이론 사파이어의 역사 사파이어 단결정 성장법 사파이어 단결정 성장의 기술동향 사파이어 웨이퍼 제조방법 사파이어 웨이퍼 가공방법 사파이어 웨이퍼의 LED응용Sapphire[ 알루미나란 ? ]Sapphire◆ 알루미나란? 화학식 : (Al2O3) 분자량 : 101.96 비중 : 3.965 용융점 : 2,072℃인 백색의 분말 결정구조 : 육방정 (a=4.758, c=12.991Å). 대부분의 알루미나는 보오크사이트(bauxite) 광물을 원료로 하여 Bayer 공정을 통하여 제조되어지며, 높은 내열성과 내화학성, 내식성, 고강도 등에 기인하여 내마모재, 스파크 플러그, 절연재, 연마재, 내화물, 세라믹 타일, 유리, 절삭공구, 생체재료, 촉매담체, 필터, 열교환기 부품, 수지의 필러(resin filler), 섬유 등 광범위하게 사용. 알루미나는 전 세계적으로 년 간 4,500만 톤 정도 생산, 호주와 남미에서 주로 생산. 생산된 알루미나의 약 90%는 Al 금속을 만들기 위해 원료로 사용, 비금속용으로는 년 간 400만 톤 정도가[ 알루미나의 종류 및 중요성 ]Sapphire◆ 알루미나의 종류 알루미나는 α-Al2O3 , β-Al2O3 , γ-Al2O3 , δ-Al2O3 등이 존재 이는 소결온도에 따라 형태가 달라진다. α-Al2O3 (1,200℃이상), β-Al2O3(400~500℃), γ-Al2O3(500~850℃) , δ-Al2O3(800~1,050℃)에서 소결 시켜주어야 원하는 형태를 얻어낼 수 있다. 이처럼 원하는 형태의 알루미나를 얻는 것은 소결 온도를 맞춰주면 얻어낼 수 있다. 하지만 반도체 등에 이용되는 고순도의 알루미나를 만들기 위해서는 합성법, 소결 온도, 정제 과정이 뒤따라야 한다. ◆ 특수 알루미나의 중요성 현재 몇몇의 회사에서 반도체용 고순도 알루미나 제품을 생산하고 있다. 하다. 이러한 특성은 일반적으로 다른 금속 또는 플라스틱에 비해 훨씬 우수하다. ② 내마모성의 특성을 갖는다. 치밀하고 경도가 높은 물질로써 일반적인 금속재료보다 15-20배 높은 내마모 특성을 보유하고 있다. ③ 전기절연체로서의 능력 고온에서의 전기절연성 및 고전압에 대한 절연내력이 크며, 강유전성, 낮은 유전 손실율을 보유 하고 있다. ④ 우수한 내열성 알루미나 세라믹스의 최고 사용온도는 다른 대부분의 금속이 갖는 용융점을 초과하며, 실용연속 사용 시 1,600-1,700 ℃까지 사용 가능하다.[ 사파이어 단결정 ]Sapphire◆ 사파이어 단결정이란? 사파이어 단결정이란 알루미늄 산화물 즉 고순도 알루미나 분말(Alumina, Al2O3)을 2,050 ℃ 이상에서 용융시킨 후 Seed와의 접촉과정을 통해 서냉 시켜 단결정으로 성장시킨 결정체이다. 알루미늄 산화물의 결정질 형태를 코런덤이라고 통칭하며 불순물로서 Cr 이 포함되면 루비 그외 Fe,Te,V 등이 포함되면 사파이어라고 부른다. 실제로 기판으로 사용될 수 있는 다른 재료인 SiC나 ZeSe 단결정에 비해 사파이어 단결정은 우수한 광학, 기계적 특성, 고온 안정성 및 내화학 특성 등 많은 우수한 특성을 지니고 있고, 다른 단결정에 비해 가격 경쟁력을 가지고 있다. 현재 고휘도 청색 및 백색 LED용 기판 재료로 90% 이상을 사파이어 단결정을 사용하고 있으며 전 세계적으로 미국과 러시아, 일본 등에서 LED용 사파이어 단결정을 생산하고 있으며 현재는 국내에서도 몇 기업체가 LED용 사파이어 단결정을 생산하고 있다.[ 사파이어 의 특성 ]Sapphire물리적 특성① Chemical formula : Al2O3 ② Crystal structure : Hexagonal system (Rhombohedral) ③ Unit cell dimension : a = 4.758Å, c = 12.991Å ④ Density : 3.98g cm-3 ⑤ Hardness : 9 mohs, 1,525 ~ 2,000 Knoop l-1 ⑤ Thermal shock resistance : 790 W/m[ 사파이어 의 특성 ]Sapphire기계적 특성① Tensile strength : 40,000~60,000 psi (design criterion) ② Flexural strength : 70,000~130,000 psi (design criterion) ③ Young's modulus : 50 × 106 psi ④ Compressive modulus : 55 × 106 psi ⑤ Flexural modulus : 52 × 106 psi ⑥ Rigidity modulus : 21.5 × 106 psi ⑦ Volumetric modulus of elasticity (bulk modulus) : 35 × 106 psi ⑧ Poisson's ratio : 0.29 * psi = 6.9 kpa전기적 특성① Volume resistivity : 1014 Ohom-cm ② Dielectric strength : 48,000 V cm-1 ③ Dielectric constant E perpendicular to c-axis : 9.4 ④ Dielectric constant E parallel to c-axis : 11.5 ⑤ Dissipation factor, tan delta : 10-4[ 사파이어의 결정구조 ]Sapphire[ 사파이어의 결정구조 ]Sapphire[ 결 정 성 장 ]Sapphire결정성장 이론 결정성장의 이론에는 크게 두 가지로 나눌 수 있는데, 층성장이론과 나선성장이론이 있다. 층성장이론은 결정이 생성될 때 핵이 형성이 되고 다음에 주변의 원자나 이온이 핵에 부착이 될 때 에너지가 높은 격자 위치에 우선적으로 끌려가서 쌓이게 되어 격자층이 형성되어 계속적으로 step이 2차원적으로 확장됨에 따라 결정이 성장된다는 이론이며, 나선성장이론은 과포화도가 높고 결정성장의 속도가 낮은 경우에 일어나는 현상으로 뒤틀린 격자 면에서부터 나선방향으로 원자나 이온이 지속적으로 부착되어 결정이 성을 말한다. 따라서 유리를 무정형 상태의 하나로 용융 액체를 급냉시켜 결정이 아닌 고화된 액체라고 정의한다. ② 다결정 : 용융 액체 상태에서 냉각과정에서 고화될 때 용융된 원료의 조성의 과도한 비화학양론 조합일 경우에 또는 냉각과정이 너무 빠른 경우 결정화과정에서 많은 핵이 생성됨에 따라 일정한 방향특성을 지니지 못한 결정이 성장하게 되면 다결정상태에 놓이게 된다. ③ 단결정 : Al2O3이 용융상태로 존재할 때 냉각과정을 거치면서 충분한 결정화 시간을 주게 되면 원자들이 3차원적으로 균일하게 쌓이게 되면 하나의 결정이 되어 결정립계가 존재하지 않은 상태의 단결정이 된다.[ 결 정 성 장 ]Sapphire다양한 결정 현재의 결정성장 기술은 자연에 존재하는 모든 결정을 이론적으로는 모두 성장이 가능한 상태이다. 현재 산업용으로 생산되는 결정의 세계시장은 일 년에 약 3만 톤에 이르는 것으로 평가되는데, 가장 큰 비중을 차지하는 분야는 silicon, GaAs, InP, GaP, CdTe 등으로 반도체용으로 사용되며, 약 60%에 해당된다. 다음으로는 scintillation crystals, optical crystals, acousto-optic crystals들이 각각 약 10%정도씩을 차지하고 있으며, laser와 nonlinear-optic crystal, jewelry와 시계유리용, LED등에 사용되고 있다.[ 사파이어의 역사 ]Sapphire19세기 초 많은 과학자들이 사파이어의 조성을 연구 1840년대 H. Gaudin이 알루미나(alumina, aluminium Oxide)를 torch로 350도까지 가열하여 작은 corumdum 결정을 만들었다. 사파이어의 성공적인 연구는 Edmond Fermy 이끌어 냈다. 1877년 그와 그의 조수 Charles Feli는 작고, 투명한 red ruby를 만들었다고 보고하였다. 1876년 Feli가 죽고 Fermy의 새 조수인 Auguste V. L. Verneuil가 3mm 직경의 0.3 carat(1ca Stöber (1925) ⑥ Kyropoulos method (1926) ⑦ Ramsberger, Malvin (1927) ⑧ Stockbarger (1936) ⑨ HEM (1969)[ 사파이어 단결정 성장 ]Sapphire수직-수평온도 구배법(VHGF법) 국내기술로써 기본적으로 HEM방식과 유사하나 Mo sheet도가니를 사각형태로 제작하여 사각형의 잉곳제작이 가능한 방식 결함의 밀도가 낮아 품질이 우수 도가니형태에 따른 형태제어가 가능하며 코어링시 수율이 높음. 사파이어 잉곳의 대구경시 결정내부의 온도구배에 따른 열응력에 의한 결함이 발생 하여 성장률이 감소한다는 단점이 있음.[ 사파이어 단결정 성장 ]Sapphire[ 사파이어 단결정 성장 ]Sapphire[ 사파이어 단결정 성장 ]Sapphire[ 사파이어 단결정 성장 ]Sapphire[ 사파이어 단결정 성장 ]Sapphire[ 사파이어 단결정 성장 ]Sapphire[ 사파이어 단결정 성장 ]Sapphire[ 사파이어 단결정 성장 기술동향 ]SapphireLED 및 Display 장치용 기판소재의 수급 분균형으로 인한 고품질의 대형 사파이어 제조기술의 국산화 및 기판의 고효율화 기술요구 증대 미국의 루비콘 , 러시아의 모노크리스탈과 같은 메이저 기업들의 키로 플러서 방법을 적용하여 세계시장을 주도하고 있으며 대만 , 네덜란드, 폴란드 등에서도 기판 대구경화 연구 진행  DK아즈텍 국내업체도 키로플러스 방식으로 연구진행하고 있으며 WPM 과제 및 한국생산성연구원에서 8인치 대구경 사파이어 연구진행중 고부가가치 소재 원천기술인 사파이어 단결정 제조공정의 국산화 및 고효율화를 위한 소재산업의 지속적인 발전 요구 단결정 성장공정 , Wafering공정 , 조명 및 디스플레이 의 융복합적인 기술개발이 진행되어야 기술경쟁력 확보할것으로 판단[ 사파이어 웨이퍼 제조방법 ]Sapphire[ 사파이어 웨이퍼 제조방법 ]Sapphire[ 사파이어 웨이퍼 가공방법]Sapphire ingotSide cutting how}

공학/기술| 2014.05.20| 30페이지| 3,000원| 조회(404)

제조방법, 가공방법, 응용방법, 사파이어 단결정의 생성 이론 및 역사, 등에 관..

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콘크리트 건축자재 의 전반적인 개요 및 주요 특성 , 혼합부터 양생에 이른 전반적 내용 총정리

2014 . 04콘크리트콘크리트 건축자재목 차콘크리트의 개요 포클랜드 시멘트 콘크리트 골재 콘트리트란? 콘크리트의 주요특성 콘크리트의 장점 콘크리트의 단점 콘크리트의 분류 콘크리트의 배합 콘크리트의 설계 콘크리트의 Wark ability 콘크리트의 공기량 콘크리트의 블리딩 콘크리트의 레이턴스 콘크리트의 종류 콘크리트의 혼합 콘크리트의 운반 콘크리트의 타설 콘크리트의 양생콘크리트콘크리트의 개요콘크리트① 콘크리트(concrete): 시멘트·골재(잔골재, 굵은골재)·물 및 필요에 따라 혼화재료를 혼합한 것, 또는 그 경화물. 콘크리트에 골재를 사용하지 않는 것, 즉 시멘트와 물을 혼합한 것을 시멘트풀(cement paste)이라 하고 콘크리트에 굵은골재를 사용하지 않은 것, 즉 시멘트풀에 잔골재를 혼합한 것을 모르터(mortar)라고 한다. 모르터는 넓은 의미에서 말하면 콘크리트의 일종이다. ② 균질의 양호한 콘크리트란 필요한 강도, 내구성 및 경제성의 3가지 조건을 동시에 만족시키는 콘크리트를 말한다.시멘트콘크리트골 재콘크리트콘 크 리 트콘크리트콘크리트 주요 특성콘크리트콘크리트 장점콘크리트[ 장점 ] ① 크기나 모양에 제한을 받지 않고 부재나 구조물을 만들기가 용이. ② 압축강도가 다른 재료에 비해 비교적 크고, 필요로 하는 임의의 강도를 자유롭게 얻을 수 있음. ③ 내화성, 차음성, 내구성, 내진성 등이 양호. ④ 성분상 강알칼리성이 있어 철강재의 방청상 유효(부동태막 형성) ⑤ 비교적 값이 싸고 유지비가 거의 들지 않는 등 다른 재료에 비해 경제적. ⑥ 역학적인 결점은 다른 재료를 사용하여 보충 또는 개선가능콘크리트 단점콘크리트[ 단 점 ] ① 자중이 비교적 크다. ② 압축강도에 비해 인장강도와 휨강도가 작다. ③ 건조수축성이 있어 균열이 생기기 쉽다. ④ 재생이 어렵고 개수나 철거시 파괴가 곤란하다. ⑤ 경화하는 데 시간이 걸리기 때문에 시공일수가 길다. ⑥ 제조공정에 있어서 여러 가지 불안전한 조건과 요인이 있어 품질 관리면에서 불확실성이 많고 신뢰도가 결및 혼화재량 결정굵은골재 및 잔골재량 결정계획배합의 결정 및 시험비빔에 의한 결과 분석현장배합의 결정콘크리트 배합설계 순서콘크리트 Work ability콘크리트[웍어빌리티 (workability)]개요; 굳지않은 콘크리트의 품질을 판정하는 필수조건. 정성적으로 표시하며 그 판정에는 충분한 경험을 요함. 작업에 적합한 워커빌리티는 시공방법, 구조물의 종류 등에 따라서 달라지므로 동일한콘크리트라 하더라도 워커빌리티의 양부는 다름. 영향을 주는 요인- 시멘트의 양, 시멘트의 품질, 단위수량, 잔골재 및 굵은골재의 입도와 입형, 배합, 혼화재료, 비빔 등을 들 수 있다.콘크리트[1]시멘트의 양 일반적으로 시멘트량이 많을수록 워커블콘크리트가된다. 따라서 일반적으로 부배합의 경우가 빈배합의 경우보다 워커빌리티가 좋다고 할 수 있다. [2]시멘트의 품질 시멘트의 종류, 분말도, 풍화의 정도에 따라 워커빌리티가 달라진다. [3]단위수량 단위수량을 증가시키면 재료분리를 일으키기가 쉽고 워커빌리티가 좋아진다고 볼 수 없다. 반대로 단위수량이 너무 적으면 모르터의 유동성이 작아져서 콘크리트가 된 비빔이 되어 타설 작업이 매우 어렵게 된다.[웍어빌리티(workability)에 영향을 주는 요인]콘크리트 Work ability콘크리트콘크리트 Work ability[4]잔골재의 입도와 입형 잔골재의 입도는 워커빌리티에 큰 영향을 준다. 입형이 둥글둥글한 자연모래(강모래)의 워커빌리티가 좋다. [5]굵은골재의 입도와 입형 굵은골재의 입도도 잔골재의 경우와 같이 워커빌리티에 큰 영향을 미친다. 일반적으로 모가 진 깬자갈을 사용하면 워커빌리티가 나빠지고, 둥글둥글한 강자갈이 워커빌리티가 가장 좋다. 굵은골재의 최대치수는 단면·배근·다짐조건 등을 고려한 후 될 수 있는 대로 큰 것을 택하는 것이 경제적이다.콘크리트 공기량콘크리트Entrained air : AE제 또는 AE감수제를 사용하여 계획적으로 콘크리트 중에 균등 히 분포시킨 미소한 기포 (2) Entrained air : 일반적으로 콘를 필요로 하지 않는 곳에 빈배합의 잡석콘크리트를 사용한다. 잡석은 15cm 눈의 체를 통과하고 잡석 1개의 중량이 45kg 이하인 것이 쓰인다.[깬자갈콘크리트(broken stone concrete)]보통 강자갈 대신에 깬자갈을 사용한 콘크리트로서 공사장 부근에 좋은 강자갈이 대량으로 산출되지 않는 곳에 쓰인다. 깬자갈콘크리트의 특징은 강자갈에 비하여 자갈표면이 거칠어 시멘트풀의 부착력이 크기 때문에 동일 물시멘트비에서는 보통콘크리트보다 강도가 크다. 깬자갈콘크리트는 시공연도(workability)가 불량하므로 시멘트량을 많이 써야 하지만 강도는 커지므로 결국 시멘트량을 절감시킬 수 있다. 깬자갈콘크리트를 부순돌콘크리트 또는 쇄석콘크리트라고도 한다.콘크리트의 종류콘크리트[철근콘크리트(reinforced concrete)]콘크리트는 돌과 같은 성질을 가져서 압축에는 대단히 강하나 인장에는 대단히 약하다. 이것을 보강하기 위하여 콘크리트 안에 철근을 넣는데 이를 철근콘크리트라고 한다. 철근과 콘크리트가 결합하여 콘크리트는 주로 압축력에 대하여 유효하게 작용하고 철근은 주로 인장력에 대하여 유효하게 작용하는 점을 이용하여 양자의 특성을 살린 이상적인 구조체를 형성하게 된다. 철근콘크리트는 내후, 내화, 내구성이 좋고, 압축과 인장, 휨에 강하여 건물, 교량, 댐 등 거의 모든 건설사업에 사용된다. 철근콘크리트 구조체는 철근과 거푸집을 짜 세우고 거푸집 안에 콘크리트를 부어 넣어 굳힌 다음 거푸집을 제거하고 소정의 마무리를 한다.콘크리트의 종류콘크리트[철골철근콘크리트(steel framed reinforced concrete)]정의: 형강이나 기타 철골과 철근 및 이들을 포함한 콘크리트가 일체로 작용하도록 설계 시공된 일종의 철근콘크리트이다. 철골을 주구조체로 하고 철근은 콘크리트를 피복하기 위하여 배근하는 경우와 철골과 철근콘크리트가 공동으로 응력을 부담하는 구조체로 생각하는 경우가 있다. 또한 콘크리트는 철골 및 철근의 내화적, 방청적인 피복으로 생각하고 구조적 자체를 밀도가 높고 내구적·방수적인 상태로 만들어 물의 침투를 방지할 수 있도록 만든 콘크리트 특성: 산·알칼리·해수·동결융해에 대한 저항력이 크고, 풍화를 방지하고 전류의 해를 받을 우려가 적다. 사용하는 골재는 굵은골재의 최대치수를 될 수 있는 한 크게 하여 세.조혼합골재의 단위용적중량을 크게 하여 빈틈을 적게 하고 소요품질이 얻어지는 범위 내에서 단위시멘트량 및 단위수량을 적게 하여 수축에 의한 균열을 적게 한다. 소요슬럼프값은 특기시방서에서 정한 바가 없을 때에는 19cm이하로 하고 물시멘트비는 55%이하로 하며 표면활성제를 사용하여 시공성을 좋게 한다. 또한 가능한 한 된비빔으로 하여 진동다짐으로 치밀하게 다져 넣어 밀실하고 균질한 콘크리트로 만든다. 부어넣은 콘크리트의 온도는 30℃이하로 한다.콘크리트의 종류콘크리트[ 프리팩트콘크리트(prepacked concrete) ]정의: 특정한 입도를 가진 굵은골재를 거푸집에 채워넣고 그 굵은골재 사이의 공극에 특수한 모르터(intrusion mortar)를 적당한 압력으로 주입하여 만드는 콘크리트 특수한 모르터 (intrusion mortar) - 유동성이 크고 재료의 분리가 적으며 적당한 팽창성을 가진 주입모르터를 말하며 일반적으로 시멘트와 모래 이외의 플라이애시, 감수제, 팽창제 등을 혼합한 것. 프리팩트콘크리트의 특징 ① 굵은골재를 사용하므로 재료의 분리나 수축이 보통콘크리트의 1/2 정도 적다. ② 기성 콘크리트나 암반 또는 철근과의 부착력이 커서 구조물의 수리 및 개조에 유리하다. ③ 높은 압력으로 모르터를 주입하므로 수밀성이 크고, 염류에 대한 내구성도 크다. ④ 조기강도는 작으나 장기강도는 보통콘크리와 별 차이가 없다. ⑤ 시공이 비교적 쉽고 그라우트는 유동성이 크고 또 물이 잘 섞이지 않으므로 수중시공이나 지수벽 등에 적합하다. 프리팩트콘크리트 및 그 응용공법에 의한 효과적인 공사로는 각종 수중콘크리트공사, 매스콘크리트공사, 각종 콘크리트 또는 석조구조물의 보수보강, 프리팩트 말뚝공법 등이 에 따라 다르다. 일반적으로 물은 다른 재료보다 조금 일찍 넣기 시작하여 그 속도를 일정하게 유지하고 다른 재료를 동시에 넣은 후 조금 지나 물의 투입을 끝내면 양호한 결과가 얻어진다. 콘크리트 표준 시방서에서는 재료를 믹서에 넣는 순서를 미리 적절히 정해 놓아야 하며 이때 KS F 2455에 의한 시험, 강도시험, 블리딩 시험 등의 결과 또는 실적을 참고로 해서 정하는 것이 좋다고 하였다.콘크리트 운반콘크리트레디 믹스트 콘크리트의 운반경로콘크리트 타설콘크리트[타설작업] ① 타설작업 중에도 인원 및 기자재의 배치가 계획과 같이 실제로 적절한가를 확인하 면서 타설하며 콘크리트에 콜드 조인트가 생기지 않고 다짐이 충분히 될 수 있는 범위 내에서 연속적으로 타설한다. 일반적으로 먼저 타설한 콘크리트에 영향을 주지 않기 위하여 운반거리가 먼 장소부터 콘크리트를 치며 또한 거푸집의 변형이 일어나지 않 도록 균형을 잘 맞추어 타설한다. ② 균질의 콘크리트를 얻기 위하여 한 구획 내에서 표면이 거의 수평이 되도록 콘크리 트를 타설하며 균일하게 진동다짐을 할 필요가 있다. 한 층의 높이는 진동기의 성능 등을 고려해서 40∼50㎝ 이하로 하는 것이 좋다. 또 2층 이상으로 나누어 콘크리트를 치는 경우에는 아래층의 콘크리트가 굳기 시작하기 전에 윗층 의콘크리트를 치며 콜 드 조인트가 생기지 않도록 주의한다. ③ 콘크리트를 부득이 한쪽에서 밀어 치는 경우는 특히 재료분리와 거푸집의 변형에 주의해야 된다. 타설시 철근, 스페이서 및 세퍼레이터, 기타 매설물이 파손 또는 이동 하지 않도록 주의한다. 파손된 경우는 교체하며 이동한 경우는 수정한다.콘크리트 타설콘크리트[타설작업] ⑤ 자유낙하높이는 슈트, 호스, 벨트 콘베이어 등의 운반기구로부터 벗어나 콘크리트 가 떨어지는 높이를 말하는데 이 높이를 가능한 낮게 하며 수직으로 떨어 뜨린다. 자 유낙하높이가 너무 크면 콘크리트의 분리가 일어나며 충격으로 철근을 움직이게 하거 나 스페이서 등을 떨어뜨릴 염려가 있기 때문에 콘크리트 표준시방서ow}

공학/기술| 2014.05.19| 38페이지| 3,000원| 조회(197)

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레이져용접 특성에 관한 연구 , 금속분말 소결체와 탄소강의 용접특성연구

2012 . 01용접특성분말소결체의 이종재질에 대한 레이저 용접특성에 관한 연구목 차이론적배경 - 레이저빔 용접특성 - 용접재료별 레이저빔 흡수특성 - 용접조직내 기공의 발생거동 2. 실험장치 및 방법 3. 실험결과 및 고찰 4. 결론레이져용접 특성이론적 배경레이저빔에 의한 용접특성일반적 용접 : 저밀도 열원 (104~105 W/cm2 ) 사용하여 낮은 에너지 효율을 보이는 전도용접 레이저 용접 : 고밀도 에너지 (106~1010 W/cm2 ) 로 인하여 수천도의 초고열까지 순간적으로 가열되어 이온화된 플라즈마가 발생되고 그 플라즈마의 증기압에 의해 용융된 금속내에 Keyhole 을 형성하여 레이저빔이 금속내부까지 침투하여 다중반사 와 흡수에 의해 50~90%까지 금속내에 흡수되어 에너지 효율이 증폭 심용입 용접이 가능함 ( Deep-penetration Welding )레이져용접 특성이론적 배경2. 레이저빔의 흡수특성레이저빔 에너지 (입사에너지) : 반사에너지 + 흡수에너지지속파 CO2 레이저 : 파장이 10.6 ㎛ 일때 위표와 같이 흡수도를 나타낼수 있음반사도 수식에서 레이저빔 파장이 증가함에 다라 반사도 증가 Nd:YAG레이저가 CO2레이저에 비하여 파장이 1.06㎛로 짧으므로 흡수 도가 커서 반사도가 큰 금속재료에 용접에 용이함. YAG레이져 : yttrium aluminum garnet laser전기저항은 온도에 비례함으로 온도가 올라갈수록 전기저항이 증가하여 흡수율 증가레이져용접 특성이론적 배경3. 기공의 발생거동기공의 발생원인 : 성형공정의 Wax binder 소결과정에서 분위기와 공정조건에 의해 배출되지 못한 불순물 잔존 기공발생의 지배적인 기구  기지내 존재하는 기공의 팽창 확산결합에 의한 기공의 증가 Overfill 부위에 기공의 체적비 돌출 * 입열량 증가 ∝기공발생량 증가레이져용접 특성실험장치 및 방법실험재료 및 장비  기판 : 1.8mm 두께의 SCM3 종의 탄소강 (C:0.36 , Cr:1.01, Mn:0.68..)  세그먼트 : 2.6mm 두께의 100% Cobalt(E-F) 소결팁 (830℃ 3min)  레이저 발진기 사양  용접조건 변수레이져용접 특성실험장치 및 방법실험재료 및 장비  레이저빔 조사방법 A. 한면 관통 레이저빔 조사 B. 양면 순차 레이저빔 조사 C. 양면 동시 레이저빔 조사 2. 용접기공의 측정  입열량에 따른 기공의 단면적과 크기등을 측정 : overfill부분의 단면적과 기공의 상관관계 도출레이져용접 특성실험장치 및 방법3. 용접강도 측정  유럽안전규격 시험에 따라 굽힘강도 측정 4. 경도시험  용접부 , 영영향부 , 소결체부위 , 기판부위 등의 경도분포 비교 5. 잔류응력시험  용접방식에 따른 용접후 잔류응력 및 변형에 대한 상대비교레이져용접 특성실험결과 및 고찰1. 용접조건별 용접깊이특성 소결팁의 경우 용접속도의 증가에 따라 용접깊이가 높은 기울기로 감소  2.0kw에서의 경우는 저탄소강 2.5mm 대비 60% 수준으로 낮음 저탄소강 코발트 팁 원인 : 상온 열전도도 54 W/mK 93 W/mK 열확산도 환산 0.1041 cm2/sec 0.1753 cm2/sec 코발트팁이 저탄소강보다 열확산도가 커서 열축적이 상대적으로 어려워서 용접깊이가 제한됨 각출력별 1M/min의 낮은용접속도에서는 용접깊이 차이가 거이 없음  낮은 속도로 용접을 할경우 예열효과에 의해 재료가 가열되어 전기전도도가 떨어져 흡수도가 증가하여 용입 깊이를 확보하는데 유리함을 알수 있음레이져용접 특성실험결과 및 고찰2. 용접의 D/W비 측정특성 저탄소강 : 용접속도 증가할수록 D/W비 증가 (심용접 발생) 1kw의 출력을 제외하곤 각각 D/W비 1.5이상의 심용접 특성 발견  용접속도 낮을경우 : 상대적 축적에너지 과대 , 표면발생한 플라즈마가 표면 차장 , 고온플라즈마이의 방출열로 용융금속이 전도용접의 형태를 갖음.  일정속도 이상에서 keyhole이 안정하게 형성하여 심용접이 가능 코발트 팁 : 1.5~2.0 M/m에서 D/W비가 최대인 1.5 내외로 형성되다가 이후 값이 떨어짐 keyhole에 의한 심용입이 잘 이루어지지 않음.  열확산도가 저탄소강에 의해 상대적으로 높아 열이 빨리 제거됨으로 용입성 감소  레이저비의 흡수도가 낮아 빠른속도로 용접할경우 용융에 필요한 실제 입열량 부족레이져용접 특성실험결과 및 고찰3. 입열량에 따른 기공의 단면적 변화Sintered cobaltLow carbon steel입열량이 증가할수록 용융조직내 기공 단면적 증가 Overfill 부위의 단면적도 비례하여 증가 미세기공이 가장자리에 있는것으로 보아 유체이동 에 의한 유동이 있는 흔적을 볼수있음입열량 증가에따른 내부기공변화 거의 없음 기공의 단면적과 Overfill부분의 단면적 변화없음레이져용접 특성실험결과 및 고찰3. 입열량에 따른 기공의 단면적 변화기공의 양이 증가할수록 Overfill부분의 단면적 증가용접속도를 높일수록 Overfill 부분의 단면적 감소 (입열량 감소)레이져용접 특성실험결과 및 고찰4. 용접방식별 용접조건의 설정한면 관통용접하였을때 가장 깊은 용접깊이를 보임레이져용접 특성실험결과 및 고찰5. 용접방식에 따른 용접강도 비교A의 차의 경우 : 뒷면에서 조사된 레이져빔에 의해 형성된 용융부의 영역이 커서 차이발생 B의 차의 경우 : 레이저빔 굴절시 분할경을 한번더 거치는 과정에서 입열량차이발생 C의 차의 경우 : 레이저빔의 조사시 뒷면에 상대적으로 용융부가 작게형성되어 차이가 발생A : 양면 순차 용접 B : 양면 동시 용접 C : 한면 관통 용접레이져용접 특성실험결과 및 고찰6. 경도 및 조직 비교A : 양면 동시 용접 B : 양면 순차 용접 C : 한면 관통 용접열영향부 에서 한면관통용접부다 양면순차용접의 경도가 떨어짐  양면순차 용접할경우 첫번째 용접부는 두번째 용접부의 영향으로 부분 템퍼링되어 조직이 연화되었을 가능성 양면동시용접의 경우 경도값이 약간 높게 측정됨  동시용접의 특성에 따라 중심부위의 입열량이 커 용융온도가 높고 냉각속도가 빨라 마르텐사이트 조직이 미세하게 분되된 결과레이져용접 특성실험결과 및 고찰6. 잔류응력의 비교한쪽에서 한번에 큰 입열량으로 용접한 시편이 잔류응력 기울기가 가장 큼레이져용접 특성실험결과 및 고찰6. 잔류응력의 비교레이져용접 특성실험결과 및 고찰6. 잔류응력의 비교양면에서 대칭적으로 동일한 입열량으로 용접한 시편이 잔류응력 기울기가 가장 작음레이져용접 특성결론코발트 소결체와 저탄소강에 대하여 용접테스트 결과 저탄소강이 동일한 입열량에서 심용입의 특성이 나타나 전체적인 용접속도는 코발트 소결체에 의해 제한됨. 2. 코발트 소결체의 경우 입열량이 증가할수록 기공의 단면적이 증가하였으며 이는 Overfill부위의 단면적의 증가와 비례하였음.  건전한 용접부를 얻기위해서는 최소한의 입열량으로 용접조건을 설정 3. 용접방식에 따른 굽힘강도 시험결과 모두 규격이상이며 양면동시 용접방식이 용접강도 차이가 가장 작으며 , 용접부의 잔류응력 비교결과 역시 양면 동시 용접방식이 응력구배가 가장 작게 나타남.레이져용접 특성감사합니다.레이져용접 특성{nameOfApplication=Show}

공학/기술| 2014.05.19| 20페이지| 2,500원| 조회(231)

레이져용접, 레이져용접 특성에 관한 연구, 그에관한 실험및 결과 고찰

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소결금속재료 시방서

한 국 산 업 규 격 KS소결금속 재료 - 시방 D 7046 : 2002Sintered metal materials - Specification서 문 이 규격은 2001년 제2판으로서 발행한 ISO 5755, Sintered metal materials - Specifications를 기반으로 하여 작성한 규격이다. 지금까지, 한국 산업 규격과 ISO규격에서 규정하여 놓은 규격 값의 규정항목이 다르므로 직접 대하여 일치시키는 것이 불가능하다. 따라서 이번 개정에서는 ISO재료를 채용하고, KS D 7046(기계 구조 부품용 소결 재료)을 부속서 3에 규정, 병행하여 사용하도록 개정하였다.1. 적용 범위 이 규격은 베어링 및 기계 부품으로 사용되는 소결 금속 재료의 화학성분, 기계적 특성 및 물리적 특성에 대하여 규정한다.비 고 1. 분말야금 재료의 선택에 있어서는 재료특성이 화학성분 및 밀도뿐만 아니라 제 조 방법에도 의존하는 것을 고려할 필요가 있다. 이미 제품으로 사용되고 있는 소결 재료의 특성은 단조품 및 주조품과 동일할 필요는 없다. 그러므로 특성의 확인에는 생산자와의 밀접한 연락이 바람직하다.2. 인용규격 다음에 나타내는 규격은 이 규격에 인용되므로써 이 규격의 규정 일부를 구성한다. 이러한 인용 규격은 그 최신판을 적용한다.KS B 0802 금속 재료 인장시험 방법비 고 ISO 6892, Metallic materials-Tensile testing at ambient temperature가 이 규격 과 동일하다.ISO 2740 Sintered metal material, excluding hardmetals - Tensile test piecesISO 2738 Sintered metal materials, excluding hardmetals - Permeable sintered metal materials - Determination of density, oil content and open porosityISO 2739 Sintered meta채취한 인장 시험편을 시험하여 결정되어서는 안되며 부표 1∼부표 11 및 부속서 3에 나타낸 값을 증명하기 위하여 사용된다.만약, 제품 시험을 필요로 하는 경우에는 당사간의 협정으로 도면상에 명기하나, 사용자의 기술기록으로서 만 명기하여야 한다.4.6.2 인장 특성 항복강도의 기준 값은 부도 1, 2, 3에 따라 성형 및 소결된 시편을 사용하여 KS B 0802 에 따라 측정한다. 열처리한 재료의 경우에는 인장강도 값과 항복강도 값이 거의 같다. 이러한 경우 부도 3에 따라 기계 가공한 시험편을 사용하여 측정한 인장강도 값은 명기되어야 한다.4.6.3 압환 강도 압환강도는 ISO 2739에 따라 시험을 실시한다. 시험편의 두께는 ISO 2795에 규정한 범위로 하여야 한다. 범위 외의 시험편은 압환 강도의 값이 다르므로 필요에 따라서는 인수 인도당사자간의 협력에 따른다.5. 시 방 화학 성분 및 기계적 특성을 부표 1∼부표 11 및 부속서 3에 따른다.액체 윤활제를 함침시킨 베어링 재료의 윤활제 함유량은 다공율의 90%이상 되어야 한다.6.재료의 호칭 방법 재료의 호칭방법은 부속서 1에 따른다.부도 1 시험편 치수, 인장 시험편 제작용 금형의 내부 형상 및 치수부도 2.1 KS D 7046 인장 시험편 금형의 내부 형상 및 치수부도 2.2 ISO 2740 인장 시험편 금형의 내부 형상 및 치수부도 2 인장 시험편 제작용 금형의 내부 형상 및 치수비 고 1. 일반적으로 시험편의 두께는 4.0∼6.0㎜가 바람직하나, 지지부는 밑의 그림과 같이 미끄럼 방지를 만들었을 때에 시험편의 두께는 5.0∼6.5㎜로 하여도 좋다.부도 3 인장 시험편(기계 가공에 의한 시험편)비 고 1. 센터홀이 있어도 좋다.2. 끝단부의 형상이 원형이어도 좋다.부속서 1 재료의 호칭 방법(규정)1. 재료의 호칭 소결 재료로서 사용되는 이 계의 호칭은 ISO/IEC 관리 부분 2: 1992에 따른다.2. 종류 항목 종류 항목에 영문 대문자 P가 포함되어 있으면 분말야금 재료를 나타낸다.3. 식 제3 표시 요소 제3 표시 요소는 항복강도(또는 열처리된 재료는 인장강도)의 최소값을 나타내고, 단위는 MPa로 쓴다. 또한 열처리된 재료는 강도 값 뒤에 기호 H를 붙인다.표시 요소가 시작할 때 앞에 (-)기호를 붙이고, 각 표시 요소간에는 (-)기호로 분리한다.5. 합금원소의 기호 합금원소의 기호는 다음에 따른다.C ; 구리, G ; 흑연, M ; 몰리브덴, N ; 니켈, P ; 인, T ; 주석, Z ; 아연6. 호칭방법의 보기 이 부속서의 2.의 종류 항목과 3.의 식별 항목은 부표 1 ∼ 11에는 사용하지 않았으며, 의미가 불명확할 가능성이 있는 구매 또는 기술 문서에 사용될 수 있다.보 기 1. -C-T10-K110은 주석이 10% 첨가된 구리계 합금으로 압환 강도 K 값은 110 MPa.보 기 2. -F-08C2-620H는 0.8% 탄소, 2% 구리를 가진 철계 재료로 열처리된 조건에서 최소 인장강도 값은 620 MPa.보 기 3. -FD-05N4C-240은 0.5% 탄소를 가진 철계 합금에 구리와 니켈(4%)를 첨가하여 확산 합금화 시켰고, 최소 항복강도 값은 240 MPa.보 기 4. -FL-05N2M-860H는 니켈(2%)합금과 0.5% 탄소를 가진 몰리브덴강으로 열처리된 조건에서 최소 인장 강도 값은 860 MPa.보 기 5. -FX-08C20-410은 구리를 용침시킨 철계 재료로 최소 인장강도 값은 410 MPa.보 기 6. -FL-304-260N은 304급의 스테인리스강으로 소결은 질소를 포함한 분위기에 실시하였고 최소 항복강도 값은 260 MPa.(좀더 구체적인 스테인리스의 정보는 부표 10을 보면 알 수 있다.)보 기 7. ISO 5755-F-05C2-620H는 구매 주문서 기재사항의 보기로써, 개별 상세 항목과 함께 이 규격과 대응하는 국제 규격의 번호를 기재하였다.만약, 선택사항으로 종류 항목이 사용된다면, 그것은 분말야금을 상징하는 영문 대문자 P이며, 식별 항목 앞에 기재한다.비 고 FLA로 표시된 재료는 합금 분말(pre-약 0.8% 탄소량은 조직학적으로 100% 퍼얼라이트이므로, 퍼얼라이트 분율로 부터 소결재료의 탄소량 평가가 가능하다. 탄소는 철속으로 빨리 고용해 들어간다. 따라서, 1040℃에서 약 5분 소결 후에도 탄소는 결합하지 않은 것처럼 보인다.2.4 구조 부품용 구리강, 구리-탄소강 재료--부표 4혼합된 구리 분말은 약 1082℃에서 용융되어 철 입자 사이와 작은 기공으로 흘러 들어가 소결을 촉진시킨다. 보통 소결 합금에서 2% 또는 그 보다 적은 량의 구리는 대부분 철속에 고용된다. 구리 량이 많으면 분리상 같이 보인다. 구리는 철속에 고용되나 큰 입자의 철 중심까지는 침투하지 않는다. 용융된 구리가 매우 큰 기공의 배후에서 확산 또는 이동하는 것을 조직적으로 쉽게 관찰할 수 있다. 결합 탄소량은 2.3에 기술한 조직으로부터 평가할 수 있다.2.5 구조 부품용 인강--부표 5탄소가 0.1%이하인 인강은 주로 페라이트 구조로 되어 있다. 4%나이탈 용액으로 에칭하였을 때 인(P)량이 많은 지역과 적은 지역을 구별하는 것이 가능하다. 탄소량이 증가함에 따라 회색 또는 어둡게 나타나는 미세 층상의 퍼얼라이트 지역은 밝은 색 지역의 페라이트와 구별되므로 관찰하는 것이 가능하다. 구리가 첨가됨에 따라 구리 리치 지역이 망목상으로 연결되어 있는 것을 조직적으로 관찰할 수 있다. 인강의 특징은 균형 잡힌 기공(구형기공)으로 되어 있다는 것이다.2.6 구조 부품용 니켈강--부표 6철과 흑연이 혼합된 미세한 니켈 분말은 보통의 소결에서는 완전히 확산되지 않는다. 소결 니켈강에서는 니켈 리치 지역은 밝은 색을 나타내는 오스테나이트 조직이고, 그의 모서리 주위에는 침상의 마르텐사이트 또는 베이나이트 조직으로 되어 있는 것을 관찰할 수 있다. 소결 온도를 1150℃이상으로 올리면 니켈 리치 지역의 분율은 감소한다. 열처리를 실시하면 니켈 리치 지역은 밝은 색으로 보이고, 그의 중심부는 오스테나이트로 되어 있고, 모서리 주위는 침상의 마르텐 사이트로 되어 있다(1000배 현미경 관찰시.-FL410, -FL430 및 -FL434급은 소결한 상태에서 페라이트이다. 이들에서 초기 결정립계, 산화물, 탄화물의 량은 무시할 수 있는 정도이다. 매우 적은 량의 잔류 탄소 또는 질소는 조직에 나타날 것이다. 열처리된 -FL410급은 소결 주기에서 일반적 냉각으로 완전 마르텐사이트가 된다. 이 마르텐사이트에는 일반적으로 템퍼링에 의해 최적의 인성을 부여한다.2.11 구조 부품용 구리를 기본으로한 합금 --부표 11황동, 청동 및 양백은 소결하였기 때문에 매우 적은 곳에서 초기 결정립계가 관찰된다. 잘 알려진 소결 청동의 α결정립은 초기의 미세 결정립의 합체에 의해 성장하고, 확실하진 않지만 청회색의 금속간 화합물이다.부속서 3(규정) 기계 구조 부품용 소결재료1. 적용범위 이 부속서는 KS D 7046:1990년에 규정된 소결 금속 재료의 화학성분, 기계적 특성 및 물리적 특성에 대하여 규정한다.부속서 2 표 1 기계 구조용 소결재료종 류기 호기 계 적 성 질밀 도g/㎤화 학 성 분 %인장강도(1)N/㎟연신율(%)충격값 (샤르피)J/㎠FeCCuNiSnCrMo기타합계(3)SMF 1종SMF 1010 SMF 1015 SMF 1020100이상1502003이상555이상10156.2이상 6.8 7.0나머지1이하11SMF 2종SMF 2015 SMF 2025 SMF 2030150이상2503001이상125이상586.2이상 6.6 6.8나머지0.5∼30.5∼30.5∼31이하11SMF 3종SMF 3010 SMF 3020 SMF 3030 SMF 3035100이상2003003501이상1115이상5556.2이상 6.4 6.66.8나머지0.2∼0.60.4∼0.80.4∼0.80.4∼0.81이하11SMF 4종SMF 4020 SMF 4030 SMF 4040 SMF 4050200이상3004005001이상1115이상5556.2이상 6.4 6.66.8나머지0.2∼1.00.2∼1.00.2∼1.00.2∼1.01∼51∼51∼51∼51이하11SMF 5종SMF 5030 SMF 5040300이상400 설

공학/기술| 2014.05.15| 11페이지| 무료| 조회(339)

시방, 소결금속재료 시방서, 소결금속재료

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경도 환산표(기술편람)(HRC) 로크웰 C스케일 경도 Rockweel hardness C scale 150kg Brate (HW) 비커스 경도 Dlamond Pyramid hardness number Vickers 브르넬 경도 10mm구 하중 Brinell hardness 29.42kN 로크웰 경도 Rockewll hardness (HS) 쇼아 경도 Shore sclerosope hardness number 인장 강도 (근사치) Kgf/mm2 {N/mm2} Approx tensile strength N/m2 로크웰 C스케일 경도 Rockwell hardness C scale 150kg Brate 표준구 Standard 10mm ball Hultgren 구 Hultgren 100mm ball 텅스텐 카바이 트구 Tunfsten carbide 10mm (HRA) A스케일 하중60kgf 다이아몬드 압자 A scale 60kg brale (HRB) B스케일 하중100kgf 하1/16in구 B scale 100kg brale (HRD) D스케일 다이아몬드 압자 D scale 100kg Brale 68 940 - - - 85.6 - 76.9 97 - 68 67 900 - - - 85.0 - 76.1 95 - 67 66 865 - - - 84.5 - 75.4 92 - 66 65 832 - - 739 83.9 - 74.5 91 - 65 64 800 - - 722 83.4 - 73.8 88 - 64 63 772 - - 705 82.8 - 73.0 87 - 63 62 746 - - 688 82.3 - 72.2 85 - 62 61 720 - - 670 81.8 - 71.5 83 - 61 60 637 - 613 654 81.2 - 70.7 81 - 60 59 674 - 599 634 80.7 - 69.9 80 - 59 58 653 - 587 615 80.1 - 69.2 78 - 58 57 633 - 575 595 79.6 - 68.5 76 - 57 56 613 - 561 577 79.0 - 67.7 75 - 56 55 595 - 546 560 78.5 - 66.9 74 2079 55 54 577 - 534 543 78.0 - 66.1 72 2010 54 53 560 500 519 525 77.4 - 65.4 71 1952 53 52 544 481 508 512 76.8 - 64.6 69 1883 52 51 528 487 494 496 76.3 - 63.8 68 1824 51 50 513 475 481 481 75.9 - 63.1 67 1755 50 49 498 464 469 469 75.2 - 62.1 66 1687 49 48 484 451 455 455 74.7 - 61.4 64 1638 48 47 471 442 443 443 74.1 - 60.8 63 1579 47 46 458 432 432 432 73.6 - 60.0 62 1530 46 45 446 421 421 421 73.1 - 59.2 60 1481 45 44 434 409 409 409 72.5 - 58.5 58 1432 44 43 423 400 400 400 72.0 - 57.7 57 1383 43 42 412 390 390 390 71.5 - 56.9 56 1334 42 41 402 381 381 381 70.9 - 56.2 55 1294 41 40 392 371 371 371 71.4 - 55.4 54 1245 40 39 382 362 362 362 69.9 - 54.6 52 1216 39 38 372 353 353 353 69.4 - 53.8 51 1177 38 37 363 344 344 344 68.9 - 53.1 50 1157 37 36 354 336 336 336 68.4 (109.0) 52.3 49 1118 36 35 345 327 327 327 67.9 (108.5) 51.5 48 1079 35 34 336 319 319 319 67.4 (108.0) 50.8 47 1059 34 33 327 311 311 311 66.8 (107.5) 80.0 46 1030 33 32 318 301 301 301 66.3 (107.0) 49.2 44 1000 32 31 310 294 294 294 65.8 (106.5) 48.4 43 981 31 30 302 286 286 286 65.3 (105.5) 47.7 42 951 30 29 294 279 279 279 64.7 (104.5) 47.0 41 932 29 28 286 271 271 271 64.3 (104.0) 46.1 41 912 28 27 279 264 264 264 63.8 (103.0) 45.2 40 883 27 26 272 258 258 258 63.3 (102.5) 44.6 38 863 26 25 266 253 253 253 62.8 (101.5) 43.8 38 843 25 24 260 247 247 247 62.4 (101.0) 43.1 37 824 24 23 254 243 243 243 62.0 100.0 42.1 36 804 23 22 248 237 247 237 61.5 99.0 41.6 35 785 22 21 243 231 231 231 61.0 98.5 40.9 35 775 21 20 238 223 226 226 60.5 97.8 40.1 34 755 20 (18) 230 219 219 219 - 96.7 - 33 763 (18) (16) 222 212 212 212 - 95.5 - 32 706 (16) (14) 213 203 203 203 - 93.9 - 31 677 (14) (12) 204 194 194 194 - 92.3 - 29 647 (12) (10) 196 187 187 187 - 90.7 - 28 618 (10) (8) 188 179 179 179 - 89.5 - 27 598 (8) (6) 180 171 171 171 - 87.1 - 26 579 (6) (4) 173 165 165 165 - 85.5 - 25 549 (4) (2) 166 158 158 158 - 83.5 - 24 530 (2) (0) 160 152 152 152 - 81.7 - 24 520 (0)

공학/기술| 2014.05.15| 2페이지| 무료| 조회(1,605)

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