전기 및 전자산업의 발달과 더불어 규석 관련 제품에 대하여 고기능성 초미립 분말이 요구되고 있으며, 한편으로는 취급과 활용성이 우수한 형상인 구형 분말을 요구하고 있다. 본 연구에서는 평균 입도 1.0$\mu\textrm{m}$이하의 규석 초미립 분말 제조기술 개발과 유기용매 및 계면활성제 등을 첨가하여 형상이 구형인 기능성 분말과 항균, 항곰팡이 효과가 우수한 교질 상태의 실리카를 제조하여 기능성 재료 및 코팅용 실란 등에 활용이 가능하도록 물리적 단순공정을 통하여 평균 입도 1.0$\mu\textrm{m}$이하의 초미립 규석분말을 제조함으로써 고무, 타이어, 토너, 도료, EMC(epoxy molding compound) 등의 충전제, 이형제, 연마재 등으로 활용이 가능하게 하였으며 제조된 규석 초미립 분말은 분산성이 양호하도록 spray dryer 방법으로 건조하여 각 제품에 알맞은 적용이 용이하도록 하였다.
최근 미사일 추진기관 및 기체 구조재로 사용되는 알루미늄 7175 합금의 형상의 변화와 제조공정 변화에 따른 미세조직 변화에 대하여 고찰하였다. 구조체는 사용처에 따라 Flange Type 또는 Ring Type 등으로 형상이 다양하므로 단조 조건과 제품의 위치에 따라 균일한 물성을 획득하기는 매우 어려운 숙제이다. 본 연구에서는 균일한 물성을 얻기 위한 여러 가지 제조 공정의 변화를 모색하였으며, 제조된 단조재의 미세조직을 통하여 물성과의 연관성을 검토하였다. 적용된 공정은 통상의 열간 단조공정, 아 결정립 미세화공정, 재 결정립 미세화 공정 등이며 단조재의 형상과 동일 부품에서도 부위에 따라 변형량이 다르므로 미세조직의 변화가 다르게 나타났다. 아결정립과 재결정립 미세화 공정은 제품의 형상에 따라 내·외부 결정립이 크기가 크게 변화되었다. 이는 내·외부에 재료에 축적되는 에너지의 양과 외적으로 가해지는 기계적 에너지 및 열적 에너지가 다르기 때문이며, 변형량이 큰 부분의 미세 석출물의 크기가 변형량이 적은 부분의 석출물보다 크게 감소됨은 준안정상이 기계적 에너지가 변형열에 의한 열에너지로 변환됨에 따라 상석출에 영향을 미친 것으로 판단된다. 이와 같은 결과는 미세 조직 제어가 알루미늄합금 단조재의 공정설계의 중요한 인자임을 재 확인시켜 주는 것으로 재료의 신뢰성이 필수적으로 요구되는 추진기관의 중요 부품에 적극 고려해야 할 요소라 할 수 있다.
본 논문에서는 금속성 파티클이 GIS 스페이서에 부착되었을 경우 파괴전압특성에 대한 립의 여러 조건에서의 효과를 분석하였다. 립-스페이서의 여러 위치에 금속성 파티클을 부착하고 립의 위치, 길이, 두께 등의 변화에 따른 파괴전압을 측정하여 기조에 제안된 립-스페이서보다 파괴전압을 더욱 향상시킬 수 있는 형상을 제시하고자 하였다. 그 결과 립이 없거나 립이 하나인 스페이서 보다 립이 두 개 있는 형태의 립-스페이서가 전반적으로 가장 양호한 파괴전압 특성을 가지고 있음을 알 수 있었으며, 립의 길이와 두께에 따라서도 파괴전압 특성이 달라짐을 알 수 있었다. 특히 립의 끝단을 라운드 처리함으로써 파괴전압 특성을 더욱 향상시킬 수 있음을 알 수 있었다.
CuZnAl계 형상기억합금은 경제성, 열간 가공성 등이 우수하며 변태온도의 조절이 쉬운 등 여러 장점을 가지고 있으나, 열간 가공 중에 결정립이 쉽게 커지며, 취성이 심하고, 열이력에 대해서 형상기억 효과가 빨리 감소되는 등의 단점이 있다. 이러한 단점들은 결정립크기를 미세화함으로써 어느 정도 해소할 수 있다고 알려져 있다. 본 연구에서는 Cu-24.78Zn-9.11Al(at.%)과 Cu-13.22Zn-17.24Al(at.%)의 조성을 갖으며 비교적 작은 결정립크기를 갖는 형상기억합금을 99.9% 이상의 순도를 갖는 Cu, Zn 및 Al원소분말을 이용하여 SPS(spark plasma sintering) 방법으로 제조하였다. SPS 공정을 통하여 원소분말을 이용한 합금화가 가능함을 확인하였으며, 75-150 $\mu \textrm{m}$ 크기의 원소분말을 이용하여 제조한 경우, 두 조성 모두에서 약 70$\mu$m 의 결정립크기를 얻을 수 있었으며, 조성에 따라 상온에서 오스테나이트 단상 혹은 마르텐사이트 단상을 나타냄을 확인하였다.
펄스 도금 조건이 Co 도금층의 미세 구조 및 알칼리 $NaBH_4$ 용액의 수소발생특성에 미치는 영향을 조사하였다. 펄스 주기 및 최대전류밀도가 증가함에 따라 polyhedral 형상의 Co 결정립이 triangular형상으로 변화하였으며, 점차 결정립이 조대화 되어, 촉매 표면적이 감소하였다. 결국 알칼리 $NaBH_4$ 용액 내에서 가수분해반응에 참여하는 촉매 site가 감소하여 수소발생속도가 낮아졌다. 펄스도금시간이 증가함에 따라 Co 결정립의 크기가 점차 증가하여 촉매 표면적이 감소하였고, 가수분해반응에 참여하지 못하는 CO의 양이 증가하여 수소발생속도가 크게 감소하였다. 최대전류밀도 $0.1\;A/cm^2$, 펄스 주기 2 mS에서 10 s 동안 펄스 도금 시, $25^{\circ}C\;1\;wt.\%\;NaOH\;+\;10\;wt.\%\;NaBH_4$ 용액에서 $2140\;ml/min{\cdot}g-catalyst$의 높은 수소발생속도를 가지는 것으로 나타났다.
립실의 중요 설계 변수인 접촉력의 측정에는 스플릿트축장치가 흔히 사용된다. 축과 립실의 간섭량은 두 개 스플릿트축의 간격으로서 조절된다. 두 축을 초기 위치로부터 측정하고자 하는 임의 위치로 이동시킬 때 정확한 원을 이루지 못해 측정되는 접촉력은 오차를 포함되게 된다. 본 연구에서는 작은 간섭량 범위 내에서 접촉력을 이론적으로 예측할 수 있는 수식을 유도하고 측정 오차 값을 예측하였다. 측정된 립실의 접촉력은 측정 간섭량이 초기간섭량과 일치하는 경우 외에는 항상 오차를 포함하고 있음을 밝혔다. 이 오차는 작은 간섭량 범위 내에서 립실의 재료 특성이나 형상에 무관하며, 10% 이내의 측정 오차 유지를 위해서는 측정 간섭량이 초기 간섭량의 68%에서 187% 범위 내에 들어야 함을 확인하였다.
고온의 정상상태에서 조사된 후 재조직(restructuring)과 균열(cracking)이 일어난 핵연료 내에서 결정립 외부 공극의 을 결정할 수 있는 퍼콜레이션(Percolation) 모델을 개발하였다. 핵연료 펠렛은 다수의 작은 정육각형 결정립들로 구성된 큰 정육각형으로 모의한다. 핵연료봉은 형상과 열적 특성이 다른 네 개의 영역으로 구분하고 각 경계 위치를 임계온도로부터 계산한다. 공극의 상호연결분율은, 몬테카를로 방법으로써 싸이트(Site)의 채워짐 여부를 점검하고 Hoshen-Kopelman 방법으로써 자유 공간에 연결된 클러스터(Cluster)에 포함된 싸이트들의 수를 계산하여 채워진 싸이트의 총 개수에 대한 연결 싸이트들의 개수의 비로써 구한다. AECL-2230, CBX 핵연료봉 실험의 기체 방출분율 자료에 대하여, FASTGRASS 코드의 상호연결분율 함수를 영역별로 계산한 상호연결분율로 대치하여 계산한 결과와 비교하였다. 균열과 재조직은 핵분열 기체 방출에 상당히 영향을 미치는 것으로 나타났다. 이 모델의 주요 장점은 결정립계에서의 상호연결현상을 단순 상호연결분율보다 좀더 사실적으로 모의하며 결정립의 성장과 균열을 고려할 수 있다는 점이다.
다결정압연판재는 열가공공정을 거쳐서 생산되므로 공정의 특성을 반영하는 미세조직/집합조직 특성을 가지게 된다. 결정립들은 특정방향으로 배향하고 결정립의 형상과 크기도 변화한다. 이러한 변화는 거시적으로 다결정판재의 이방성으로 귀결이 되는데, 근본적으로 판재를 구성하는 단결정들의 기계적 물성이 각각의 방향별로 이방성을 띄기 때문이다. 본 자료에서는 압연공정시 다결정판재의 수직/평면이방성의 발생원인을 집합조직과 결정소성학을 이용하여 제시하고자 하였다.
다성분계 세라믹스에 대하여 초미립 및 나노 분말을 제조하기 위해 공침법, 비정질 citrate법, 무기 금속염을 이용한 sol-gel법, 분무 열분해법 등과 같이 비교적 단순한 공정이면서 입도 분포가 좁고 재현성이 우수한 구형의 초미립 또는 나노 분말의 제조에 적합한 방법들이 많이 연구되고있다[1-3]. 분무 열분해법은 출발물질로 용액을 사용하고 미세한 액적(droplet)을 초음파 분무 후 열분해 하여 분말을 합성하는 방법으로, 입자의 조성이 균질하고 구형의 형상을 갖는 우수한 결정상을 얻을 수 있다. (중략)
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[게시일 2004년 10월 1일]
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