• 기계와재료
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• 제21권4호
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• pp.6-15
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• 2010

탄소/탄소 복합재료는 해외에서의 기술/부품 도입 자체부터 엄격히 통제되는 국가의 미래 전략산업의 핵심소재로서 $2,000^{\circ}C$ 이상의 고온에서 지속적으로 내열성 및 내산화성이 요구되는 우주항공 분야, 초고온에서 고순도 및 내 삭마성 등이 요구되는 원자로/핵융합로 분야, 고순도 및 고온 열처리가 요구되는 반도체 제조 및 진공 열처리로 분야에서 기존의 내열합금 또는 세라믹 재료로는 한계에 도달한 성능을 획기적으로 향상시킬 수 있는 재료이다. 본고에서는 탄소/탄소 복합재료의 구성재료, 제조방법, 기본적인 물성치 등에 대한 기술적 내용을 소개하고, 현재 및 미래의 응용분야에 대하여 알아보았다. 또한 국내외 기술동향 분석을 통하여 국가의 전략 소재의 독자적인 개발과 일반산업으로의 상용화에 대하여 탄소/탄소 복합재료가 나아가야 할 방향을 제시하고자 하였다.

• 한국표면공학회지
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• 제39권4호
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• pp.147-152
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• 2006

Failure mechanisms of electron beam physical vapor deposited thermal barrier coatings(EB-PVD TBCs) that occur during thermal cyclic oxidation were investigated. The investigations include microstructural degradation of NiCrAIY bond coat, thermally grown oxides(TGOs) along the ceramic top coat-substrate interface and fracture path within TBCs. The microstructural degradation of the bond coat during cyclic oxidation created Al depleted zones, resulting in reduction of NiAl and ${\gamma}$-Ni solid solution phase. It was observed that the fracture took placed primarily within the TGOs or at the interfaces between TGOs and bond coat.

• 대한용접접합학회:학술대회논문집
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• 대한용접접합학회 2001년도 추계학술발표대회 개요집
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• pp.140-142
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• 2001

항공기의 제트 엔진을 비롯하여 육상용 발전기, 선박용 엔진, 로켓 엔진 등에 널리 사용되는 터빈 블레이드를 포함한 고온용 가스터빈 부품은 최대 온도 120$0^{\circ}C$ 이상의 고온에 노출되어 가혹한 기계적 응력을 받는 동시에 고온에서의 표면 안정성이 요구되므로 초내열 니켈 합금(superalloy), 티타늄 합금, 내열강 등의 고온강도가 우수한 합금이 사용된다. 그런데 합금성분이 많이 첨가된 내열 합금을 용접하는 경우, 미세균열, 용접부의 기계적 성질의 저하, 용접열영향부의 내식성과 내산화성의 저하, 용접외부 결함에 의한 피로강도 저하 등의 문제가 발생하므로 이를 해결해야 한다. 본고에서는 생산성과 용접품질이 우수한 고밀도 에너지빔 용접의 적용 현황에 관하여 고찰코자 한다.

• 한국재료학회지
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• 제4권6호
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• pp.669-680
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• 1994

합금원소(Cr, V, Si. Mo, Nb)가 첨가된 TiAi 금속간화합물의 고온 산화거동을 대기중의 900~$1100^{\circ}C$에서 관찰하였다. 산화반응물은 XRD, SEM, WDX을 이용하여 분석하였다. 등온 산화에 있어서 Cr과 V이 각각 첨가된 시편은 무게증가가 많았으나, Si, Mo, Vb가 각각 첨가된 시편은 상대적으로 무게증가각 적었아. 그리고, Cr과 V이 각각 첨가된 시편의 산화속도는 TiAi의 그것보다 항상 크게 나타났으며, Si, Mo, Vb가 각각 첨가된 시편의 산화속도는 TiAi의 그것보다 향상되지 않고, Si, Mo또는 Nb 첨가는 내산화성을 향상시킨다. Si, Mo, Nb이 각각 첨가된 TiAI합금표면에 형성된 산화물은 보호막 역할을 함으로 산소와 합금원소의 확산을 감소시키는 역할을 하였다. 특히, Nb는 산화의 초기단계에서는 $AI_{2}O_{3}$를 형성하려는 경향이 강하기 때문에 연속적인 $AI_{2}O_{3}$층과 조밀한 $Tio_{2}+AI_{2}O_{3}$ 혼합층이 형성되었다. Nb가 첨가된 합금의 백금 marker 실험결과에 따르면, 산소가 주로 합금내부로 확산하여 합금표면에서 산화물을 형성하였다. $900^{\circ}C$에서의 열반복주기(thermal cyclic)산화실험 결과, 다른 합금원소와 비교해 볼 때 Cr또는 Nb첨가가 금속기지와 산화층간의 접착력을 향상시키는 것으로 나타났다.

• Composites Research
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• 제31권5호
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• pp.260-266
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• 2018

본 논문에서는 C/C-SiC 복합재료의 하프늄 탄화물 코팅재에 대한 열적, 기계적 특성을 평가하였으며 특히 코팅에 의한 내산화성과 내마모성의 향상여부를 평가하였다. 하프늄 탄화물(HfC)을 용사시켜 코팅한 샘플들을 가공한 후, 공기 중에서 열적 특성평가 및 마모, 압입시험 평가에 대한 연구를 수행하였다. 공기 중에서 $1200^{\circ}C$의 온도까지 승온시킨 후 1시간 유지하는 싸이클을 10싸이클 진행하여 각 싸이클마다의 무게변화를 통해 탄소의 산화저항성을 평가하였고, 초경 구(tungsten carbide)를 사용하여 마모시험과 압입시험을 수행하여 그 결과를 비교하였다. 열피로 시험 수행 결과 하프늄 탄화물 코팅재가 상대적으로 무게감소가 적어 상대적으로 내산화성이 높은 것으로 평가되었다. 코팅된 하프늄 탄화물에 의해 탄성계수가 상대적으로 증가하였으며, 또한 C/C-SiC 복합재료는 하프늄 탄화물의 코팅에 의하여 내마모성이 향상되어 동일조건에서 마모량이 상대적으로 적었고 낮고 안정된 마찰계수가 유지되었다.

• 한국재료학회지
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• 제10권6호
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• pp.398-402
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• 2000

유도 용해후 열기계적 처리를 거친 3종류의 $Al_3Ti-Cr합금, 즉 Al_{67}Ti_{25}Cr_8,\;Al_{66}Ti_{24}Cr_{10}$ 및 Al_{59}Ti_{26}Cr_{15}에 대해 2.5% NaCl 용액 내에 부삭시험과 1000, 1100 및 $1200^{\circ}C$에서의 고온 산화시험을 실시하였다. 전기화학적 평가결과에서 Cr조성이 증가함에 따라 국부부식에 대한 내식성이 증가하였으며, 부동태 피막의 취성파괴를 방지하였다. XPS결과는 $Al_3Ti-Cr$합금의 부동태 피막은 주로 $Al_2O_3$로 구성되어 있으며, $TiO_2$ 및 $Cr_2O_3$도 공존하고 있음을 알 수 있었다. 고온 내산화성은 모든 시편이 전체적으로 뛰어난 내산화성을 지니고 있었는데, 구체적으로는 $Al_{59}Ti_{26}Cr_{15},\;Al_{66}Ti_{24}Cr_{10}\;및\;Al_{67}Ti_{25}Cr_8$의 순으로 증가하였다. 이는 합금내의 Al 함량이 증가할수록 $Al_2O_3$보호피막의 형성이 용이하였기 때문이었다.

• 한국주조공학회지
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• 제41권6호
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• pp.543-549
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• 2021

알루미늄 주철은 내산화성, 내황화성 및 부식성이 우수하다. Ti, Ni 합금에 비해 비전략적 원소인 Fe를 사용하는 비용이 상대적으로 저렴하여 구조재 및 스테인리스강의 대체재로 기대되고 있다. 이는 스테인리스 스틸을 사용하는 경우에 비해 약 30%의 중량 감소 효과를 가져온다. 알루미늄 합금의 경우 최근 몇 년간 주철의 합금원소로 널리 사용되고 있는 원소이다. 실온에서 연성이 부족하고 600℃를 초과하면 강도가 급격히 감소하여 실용화가 지연되었다. 실온 연성이 약한 원인은 수소에 의한 환경 취화로 알려져 있으며, 이러한 특성의 약점을 개선하기 위해 다양한 합금원소의 첨가가 시도되고 있다. 회주철의 경도와 내마모성을 높이기 위해 주로 바나듐, 크롬, 망간 등의 합금원소를 사용하고 있지만, 이러한 원소를 포함하는 완제품의 가격과 합금화의 문제는 많은 한계가 있다.

• 한국윤활학회:학술대회논문집
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• 한국윤활학회 1991년도 제14회 학술강연회초록집
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• pp.38-43
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• 1991

일반 금속재료로써 표면층이 최적의 tribology적 성질을 갖도록 하기에는 한계점이 있으며, 이러한 문제점을 해결하기 위한 수단으로 bulk material에 그것이 갖지 못하는 tribology적으로 우수한 성질을 그 표면층에 부여하는 기술로 여러가지 방법이 개발되어 왔으며 그 중 대표적인 것이 표면코팅기술이다. 표면 코팅기술중에서도 세라믹코팅기술이 최근에 들어 최고의 관심사가 되고 있는데 이는 세라믹재의 특징이 고강도, 고경도, 내산화성 및 내화학적 성질 등 기계 요소가 받는 가혹한 조건에 최적의 내성을 지니기 때문이다. 특히 세라믹재가 갖는 고강도, 고경도의 성질은 마찰, 맘모 특성의 향상을 극대화시킬 수 있기 때문에 마찰, 마모가 문제시되는 기계요소에의 적용전망은 매우 밝으며, 특히 취약한 환경 즉, nuclear industry와 우주산업 등과 같이 재래의 윤활기술이 제대로 적용될 수 없는 분야에 세라믹코팅기술의 응용은 절대적으로 필요하다. 현재 세라믹 재료의 마찰과 마모특성에 대한 연구는 전 세계적으로 비교적 활발히 진행되고 있으나 세라믹 코팅으로서의 세라믹재의 마찰, 마모특성에 대한 연구는 아직 초보단계에 있다고 할 수 있다. 따라서 본 연구에서는 현재 응용범위를 넓혀가고 있는 TiN을 cathodic arc evporation(CAE)-기술을 이요하여 모재에 코팅을 하여 그 증착층의 재료적 특성 및 마모특성에 대하여 고찰하였다.

• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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• 제32권8호
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• pp.1178-1184
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• 2008

In this study, techniques of ion implantation were used in order to improve the characteristics of metal materials such as the oxidation and wear resistant. In particular it is necessary to develope their oxidation and wear resistant that could be used in severe environmental conditions. There are mainly two elementary technologies including ion implantation and/or thin film coating. Ion implantation method was performed for surface modification. As a result, it was found that some ion implantations methods such as Nb, high-temperature Nb ion implantation and Nb+C combined implantation are somewhat effective for improving the oxidation resistance of TiAl alloy. Furthermore, the fluorine PBII treatment is more effective for improving the oxidation resistance of the TiAl alloy with three-dimensional shapes. The implantation of boron ion into thin film of TiN was also effective for improving the properties of materials like high temperature wear resistance. TiCrN film was applied to the actual seal ring for steam turbines, and it was observed that its sliding property showed a successfully good performance.

• 한국재료학회지
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• 제11권4호
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• pp.324-328
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• 2001

아크이온 플레이팅 장치를 이용하여 STD61강 기판 위에 이온질화 전처리를 행하거나 하지 않은 후, CrN 박막을 증착하고, 대기중 $700~900^{\circ}C$의 온도에서 40시간동안 이들에 대한 산화거동을 연구하였다. 산화거동은 열중량분석기, X선회절기, EDS, SEM을 이용하여 조사하였다. 증착된 CrN박막은 CrN과 $Cr_2$N의 두 상으로 구성되어 있었다. CrN박막은 보호적 $Cr_2$O$_3$층을 형성하여 기판을 산화로부터 보호하였다. 이온질화처리는 CrN박막의 내산화성에 영향을 주지 않았다.