• Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society
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• v.7 no.2
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• pp.113-119
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• 2006

Brazing is an important manufacturing process in the fabrication of Heavy Water Reactor fuel rods, in which bearing and spacer pads are joined to Zircaloy-4 cladding tubes. The physical vapor deposition(PVD) technique is currently used to deposit metallic Be on the surfaces of pads as a filler metal. Amorphous Zr-Be binary alloys which are manufactured by rapid solidification process are under developing to substitute the conventional PVD-Be coating. In the present study, brazed joint with PVD and amorphous alloys of $Zr_{1-x}Be_{x}(0.3{\le}x{\le}0.5)$ as filler metals are compared by mechanism, microstructure and hardness. The thickness of brazed joint with amorphous alloys became much smaller than that of PVD-Be. The erosion of base metal did not occur in the brazed joint with amorphous alloys. The brazing mechanism for PVD-Be seems to be Be diffusion into Zr-4 with capillary action resulting from eutectic reaction while that for amorphous alloys are associated with the liquid phase formation in the brazed joint. The brazed joint microstructure with PVD-Be consists of dendrite while that with amorphous alloys is globular. The $Zr_{0.7}Be_{0.3}$ alloy shows the smooth interface with little erosion in the base metal and is recommended a most suitable brazing filler metal for Zircaloy-4.

• Proceedings of the KWS Conference
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• 2007.11a
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• pp.215-217
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• 2007

철계 피삭재 가공 시 적용되는 cBN(cubic Boron-Nitride)의 경우 열적/구조적 안정성으로 인해 융착 시 계면에서 화학적 결합이 어려워, 지립이 단일층으로 형성되어야 하는 융착 공구의 경우 적용되질 못하고 있다. 이러한 문제를 해결하기 위해 세라믹과의 젖음성이 우수한 Ti 성분이 포함된 67Ag+28Cu+5Ti(wt.%) 조성의 합금분말을 이용하여 cBN을 접합을 하였으며, 이때 융착조건은 진공 분위기($6{\times}10^{-6}$Torr), $900^{\circ}C$ 온도에서 5분간 유지하여 융착을 실시하였다. 본 연구의 주목적은 Ti 합금화 된 Ag계 합금분말 및 cBN의 융착 계면에서의 융착 계면거동해석을 통한 건전한 접합공정을 찾는데 있다. 이에 온도 $900^{\circ}C$, 유지시간 5분에서 건전한 융착층을 형성함을 알 수 있었다. 또한 결합력 측정기를 이용하여 결합력을 측정한 결과 diamond와 융착하였을 때가 123N, cBN을 융착하였을 때 107N으로써, cBN 융착이 diamond 융착의 87%정도의 결합력을 보임을 알 수 있었다. 한편 cBN과 Ag-Cu-Ti계 브레이징 필러의 계면에서의 미세조직 및 화학반응의 메커니즘은 SEM, EDS를 이용하여 분석하였다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2013.08a
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• pp.290.2-290.2
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• 2013

X-선 튜브는 의료 영상 및 치료, 산업용 제전 장치, 비파괴 X-선 영상 장치 등에서 사용되는데 기존의 열전자원을 이용한 X-선 튜브와는 달리, 냉음극형 X-선 튜브는 빠른 속도의 디지털 구동이 가능하며 전력 소비가 낮은 장점이 있다. 따라서, 최근 많은 연구자들에 의해서 냉음극형 X-선 튜브에 관한 연구가 활발하게 진행되고 있다. 냉음극형 X-선 튜브는 전계 방출을 이용한 전자원을 사용하며, 탄소나노튜브 (CNT), Si, 다양한 종류의 나노선 등이 대표적이다. 그 중에서 CNT는 높은 종횡비로 인해 전계 방출 특성이 우수하여 가장 대표적인 물질이다. CNT를 이용한 전자원을 제작하기 위해서는 직접 성장법, 전기영동법, 스크린 프린팅법, 디핑법 등 다양한 방법이 존재한다. 직접 성장법을 제외한 방법들은 모재료인 CNT와 용매, 금속재료들을 섞어 페이스트나 수용액의 상태를 제작하여야 한다. 이 때, 금속 재료는 기판과 CNT간의 접착 및 전자 전도 통로의 역할을 하는 무기 충전제이며 일반적으로 나노 혹은 수 마이크로미터 크기의 상태로 존재하는 것을 주로 사용한다. X-선 튜브 제작은 일반적으로 외벽을 유리 혹은 세라믹을 주로 사용하는데 아노드 전극 및 캐소드 전극 등과 결합하여 진공 밀봉된 형태가 되어야 한다. 브레이징 방법은 금속과 세라믹을 결합하는데 매우 유용한 방법이며, 그 중에서도 진공 브레이징 방법은 다량의 부품을 한 번에 결합시킬 수 있다. 하지만 진공 브레이징 공정의 온도는 약 $700{\sim}1,000^{\circ}C$이며 이는 금속 재료가 충분히 증발할 수 있는 온도가 된다. 본 발표에서는 고온 진공 상태에서의 무기 충전제의 증발에 대한 현상을 관찰하고 고온진공 상태에서 증발없이 무기 충전제로의 역할을 할 수 있도록 다양한 금속 및 합금에 대한 연구를 수행하였다. 또한, 이 연구를 통해 선택된 무기 충전제를 포함하여 CNT 페이스트를 볼밀링 방법을 이용하여 제작하였으며, 이를 이용한 CNT 에미터가 X-선 튜브의 전자원으로 사용될 수 있는지 확인하기 위해 전계 방출 실험을 함께 실시하였다. 제작된 CNT 에미터가 우수한 전계 방출 특성을 가지고 있음을 확인하였으며, 이는 본 연구를 통해 선택된 금속 및 합금 재료가 무기 충전제로의 역할을 잘 수행하고 있음을 보여준다.

• Journal of the Korean Society of Propulsion Engineers
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• v.26 no.2
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• pp.72-78
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• 2022

A vacuum brazed cooling passage for an aircraft engine controller was designed. In order to predict the total pressure loss, which is the main design factor of the cooling passage, theoretical and numerical methods for the major loss and the minor loss considering the overall shape of the cooling passage are presented. This design and evaluation method can predict the pressure loss of the complex cooling passage shape for various flow conditions at the initial design step.

• Journal of the Korean Society for Aeronautical & Space Sciences
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• v.30 no.8
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• pp.65-70
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• 2002

The brazing of duplex stainless steels which is an essential process for rocket engine manufacturing has been investigated on bonding phenomena and shear strength. The UNS32550 was used for base metal, and the MBF-50 was used for insert metal. Brazing was carried out under the various conditions (brazing temperature : 1473K, 1498K, holding time : 0, 0.3, 0.9, 1.8 ks). There were various phases in the joint because of reaction between liquid insert metal and base metal, In the early stage, BN is formed in the bonded interlayer and base metal near the bonded layer. Cr nitride is formed in the bonded interlayer. The amount of BN and Cr nitride decrease with the increase of holding time. Superior shear strength of 550MPa is obtained by restraining the formation of nitride.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2010.08a
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• pp.13-13
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• 2010

개요- 반도체 시장의 확대 및 소자의 고집적화와 장비의 초정밀화 등 고정도 생산성을 요구하는 현대 진공산업 시장에서는 정밀한 제품을 대량으로 생산할 수 있도록 지원할 수 있는 대용량 장비의 수요가 급증하고 있다. 서론- 하루가 다르게 발전하는 기술 경쟁 사회에서는 보다 성능이 좋은 제품을 다른 국가 또는 다른 업체와 차별화된 기술적 우위를 선점해야 한다. 본문-이에따라, 고신뢰도, 고생산성이 요구되는 진공산업 시장에 발맞추기 위한 일환으로 크라이오 펌프의 재생시간을 단축시켜 생산성 향상을 높이고, 기존의 제품에서 소비자가 느꼈던 진동을 최소로 줄일 수 있도록 저진동 제품의 설계를 통한 고객 만족의 제품을 개발함과 동시에, 맥동관 냉동기의 기술상업화를 꾀한 극저온기술 영역의 발전을 함께 도모하고자 한다. 현재까지는 국내의 일부 정부출연 연구소와 학교, 일부 특수산업 분야에서만 크라이오 펌프를 사용하고 있으나, 상업적인 설계 및 생산은 완전히 전무한 상태이다. 이는 진공시장의 잠재적인 성장을 고려할 때 국산화가 시급한 상황이다. 이러한, 상황을 고려하여 현재 기계연구원과 우성진공, 국민대학교가 맥동관 냉동기를 접목시킨 급속재생형 저진동 크라이오 펌프를 지난 2008년부터 산학연 협동으로 개발 진행 중에 있다. 크라이오 펌프의 핵심 기술은 냉동기의 효율에 있다고 볼 수 있으며, 이러한 냉동기의 효과를 높이기 위하여, 제작 공정에 진공 브레이징을 사용하여, 열교환기와 교환기 내의 충진재들과의 정확한 간극을 유지하면서 접합을 할 수 있는 환경요건을 지속적인 실험을 통해 지식을 습득하고 있다. 진공 브레이징은 외관을 아름답고 정교하게 접합할 수 있으므로, 추후 상품으로의 가치를 높일 수 있으며, 서로 다른 이종금속 간의 접합이 가능하여 열교환기의 무산소동과 스테인레스 튜브와의 접합을 가능하게 할 수 있었다. 진공브레이징에 쓰이는 모재는 여러가지가 있으며, 접합의 환경 또한 일반 용접보다 다양하므로 여러번의 실험을 통한다면, 성능은 우수하면서 외관으로 손색이 없는 개발품이 나올수 있겠다는 의견이 모아지고 있는 중이다. 본론- 아직까지는 미국의 CTI사나 일본의 ULVAC 등의 크라이오 펌프의 선진 기업에 비해 기술력이 많이 부족하기는 하지만, 아직 많은 부분이 미개발된 분야이고, 향후 후발국과의 차별을 두어 선진기술을 확보하기 위해서는 기존의 방식을 단순히 따라하는 것이 아닌 남들과 다른 원천기술의 확보가 더 필요하며, 이를 위해 부단한 노력과 시행착오를 거쳐 맥동관 냉동기형 크라이오 펌프라는 기술을 확보할 예정이다.

• Korean Journal of Materials Research
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• v.17 no.3
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• pp.179-183
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• 2007

A plate heat exchanger (PHE) normally uses vacuum brazing technology for connecting plates and fins. However, the reliability of high temperature brazing, especially with nickel-based filler metals containing boron the formation of brittle intermetallic compounds (IMCs) in brazed joints is of major concern. since they considerably degrade the mechanical properties. This research was examined the vacuum brazing of commercially SUS304 stainless steel with BNi-2 (Ni-Cr-B-Si) filler metal, and discussed to determine the influence of brazing temperatures on the microstructure and mechanical strength of brazed joints. In the metallographic analysis it is observed that considerable large area of Cr-B intermetallic compound phases at the brazing layer and the brazing tensile strength is related to removal of this brittle phase greatly. The mechanical properties of brazing layer could be stabilized through increasing the brazing temperature over $100^{\circ}C$ more than melting temperature of filler metals, and diffusing enough the brittle intermetallic compound formed in the brazing layer to the base metal.

• Journal of the Korean Electrochemical Society
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• v.27 no.1
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• pp.8-14
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• 2024

Austenitic stainless steel 316L has been used a lot of applications because of its high corrosion resistance and formability. In addition, copper brazing is employed to create complex shape of 316L stainless steel for various engineering parts. In such system, copper-based filler metals make galvanic cell at metal/filler metal interface, and it accelerates corrosion of stainless steel. Furthermore, Cu-rich region formed by diffused copper in austenitic stainless steel can promote a pitting corrosion. In this study, we used an ammonia (NH₃) gas to nitride the 316L stainless steel for improving the corrosion resistance. The thickness of the nitride (nitrogen high) layer increased with the treatment temperature, and the surface hardness also increased. The potentiodynamic polarization test showed the improvement of corrosion resistance of 316L stainless steel by enhancing the passivation on nitride layer. However, in case of high temperature nitriding, a chromium nitride was formed and its fraction increased, so that the corrosion resistance was decreased compared to the intact 316L stainless steel.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2015.08a
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• pp.103.2-103.2
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• 2015

10-3 Pa 이하의 고진공 환경과 $180^{\circ}C$ 이하의 극저온 환경에서 대형정지궤도위성의 고온 열평형 환경구현을 위한 열제어패널이 설계되었다. 열제어패널은 가로 2.2 m, 세로 2.6 m, 두께 2 mm의 구리판에 구리 튜브가 브레이징되어 있는 형태로 설계되었으며, 지상에서 6 m 이상의 높이에 설치되고 위성의 위치에 따라 이동이 가능해야 하기 때문에, 별도의 지지 구조물이 함께 설계되었다. 따라서, 열제어패널 설치 및 고정을 위한 지지구조물의 경우 160 kg의 무게를 견뎌내야 하며 이동 및 설치에 있어 구조적인 안전성이 확보 되어야 한다. 이에 본 연구에서는 상용유한요소해석 프로그램을 사용하여 열평형시험 시 위성체 상단부의 고온 환경모사를 위한 열제어패널 지지구조물에 대한 구조 안전성을 확인 하였다.

• Journal of Welding and Joining
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• v.7 no.2
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• pp.12-24
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• 1989

천이액상확산접합법은 접합계면에 일시적으로 액상이 형성되기 때문에, 고상확산접합법과 비교 하여 비교적 쉽게 금속결합을 이룰 수 있을 뿐만 아니라, 정밀하게 표면을 가공할 필요가 없으 며, 접합압력이 거의 필요 없다는 것이 잇점이라고 할 수 있다. 도한, 접합온도에서 등온응고되 기 때문에, 브레이징법과 비교하여 접합계면에 취약한 금속간화합물(Metallic Compound)이 생 성되지 않으므로, 기계적성질 및 내식성이 우수한 접합이음부를 얻을 수 있다는 잇점이 있다. 따라서, 본 접합법은 원리적으로 모재(Base Metal)와 거의 같은 정도의 물리적, 화학적, 기계적 성질을 갖는 접합이음부(Joint or Bonded Interlayer)를 얻을 수 있는 접합법이라고 생각되어진 다. 본 해설에서는 천이액상확산접합법의 기본원리, 접합기구, 접합인자 및 실용된 예에 대해서 서술하고자 한다.