Cu-TiB2 metal matrix composites with various weight fractions of TiB2 were fabricated by combination of manufacturing process, SHS (self-propagating high-temperature synthesis) and SPS (spark plasma sintering). The feasibility of Cu-TiB2 composites for welding electrodes and sliding contact material was investigated through experiments on the tensile properties, hardness and wear resistance. To obtain desired properties of composites, composites are designed according to reinforcement's shape, size and volume fraction. Thus proper modeling is essential to predict the effective material properties. The elastic moduli of composites obtained by FEM and tensile test were compared with effective properties from the original Eshelby model, Eshelby model with Mori-Tanaka theory and rule-of-mixture. FEM result showed almost the same value as the experimental modulus and it was found that Eshelby model with Mori-Tanaka theory predicted effective modulus the best among the models.

고온자전합성법과 스파크 플라즈마 소결법으로 여러 가지 TiB2 함유량을 갖는 Cu-TiB2 금속복합재료를 제조하였다. 점용접 전극과 미끄럼 접촉재로 사용하기 위해 인장특성, 경도, 마모저항 등의 물성치를 조사하였다. 강화재의 형상, 크기, 부피분율 등에 의해 복합재료의 특성이 달라지므로 유효물성치를 예측하기 위한 모델링이 필수적이다. 유한요소해석결과 유효탄성계수가 실험치와 일치하는 것을 확인하였고 Eshelby 모델, Mori-Tanaka의 평균장 이론이 결합된 Eshelby 모델, 혼합법칙 등으로 복합재료의 탄성계수를 예측한 결과 Mori-Tanaka의 평균장 이론이 결합된 Eshelby 모델이 실험치를 사장 잘 묘사하는 것으로 나타났다.

Keywords: metal composite, self-propagating high-temperature synthesis, effective material property, Eshelby model, Mori-Tanaka mean field theory

Keywords: 금속복합재료, 고온자전합성법, 유효물성치, Mori-Tanaka 평균장 이론