고장력 Cr-Mo강은 이온질화와 연질화 두가지 질화처리를 수행하였다. 각 질화처리의 특징을 비교하기 위해서 30분의 공정시간을 가지고 질화처리를 하였다. 표면강도의 변화를 비교하기 위해서 비커스 경도 시험이 수행되었으며 피로시험은 켄틸레버 회전굽힘 피로시험기(Yamamoto, YRB 200)를 이용하여 수행되었다. 초고주기영역($N>10^7cycle$)의 특징을 알아보기 위해서 피로시험은 피로한도 이후까지 진행하였다. 피로 시험 후 주사전자현미경(SEM)을 이용해서 파단면을 분석하였으며 고주기영역과 초고주기 영역의 파괴기구를 관찰하였다.
The Micromechanics test is new test method which uses comparatively smaller specimen than that required in conventional material tests. There are several methods, such as small-specimen creep test, the continuous indentation test, and small punch(SP) test. Among them, the small punch(SP) test method has been applied to many evaluation fields, such as a ductile-brittle transition temperature, stress corrosion cracking, hydrogen embrittlement, and fracture properties of advanced materials like FGM or MMC. In this study, the small punch(SP) test is performed to evaluate the mechanical properties at high/low temperature from $-196^{\circ}C$ to $650^{\circ}C$ and the material degradation for virgin and aged materials of 9Cr1MoVNb steel which has been recently developed. The ${\Delta}P/{\Delta}{\delta}$ parameter defined a slope in plastic membrane stretching region of SP load-displacement curve decreases according to the increase of specimen temperature, and that of aged materials is higher than the virgin material in all test temperatures. And the material degradation degrees of aged materials with $630^{\circ}C$ -500hrs and $630^{\circ}C$ -1000hrs are $36^{\circ}C$ and $38^{\circ}C$ respectively. These behaviors are good consistent with the results of hardness($H_v$) and maximum displacement(${\delta}_{max}$).
In this study, liquid phase sintered SiC (LPS-SiC) materials were made by hot pressing method. The particle size of nano-SiC powder was 30nm. Alumina ($Al_2O_3$), yttria ($Y_2O_3$) and silica ($SiO_2$) were used for sintering additives. To investigate effects of $SiO_2$, ratios of $SiO_2$ contents were changed by five kinds. Materials have been sintered for 1 hour at $1760^{\circ}C$, $1780^{\circ}C$ and $1800^{\circ}C$ under the pressure of 20MPa. The system of sintering additives which affects a property of sintering as well as the influence depending on compositions of sintering additives were investigated by measurement of density, mechanical properties such as flexural strength, vickers hardness and sliding wear resistance were investigated to make sure of the optimum condition which is about matrix of $SiC_f$/SiC composites. The abrasion test condition apply to load of 20N at 100RPM for 20min. Sintered density, flexural strength of fabricated LPS-SiC increased with increasing the sintering temperature. And in case of LPS-SiC with low $SiO_2$, sliding wear resistance has very excellent. Monolithic SiC $1800^{\circ}C$ sintering temperatures and 3wt% have excellent wear resistance.
스테인리스강은 내식성과 내구성이 우수하여 파이프 및 일반 구조용 고온재료에 널리 사용된다. 그러나 선박 및 해양플랜트 등의 고부가가치 산업에 사용될 경우 내피로성, 내구성 및 내식성이 더욱 요구되고 있다. 특히 해수 환경 하에서 스테인리스강은 재료 표면의 부동태 피막 파괴로 공식 또는 틈부식에 의한 국부부식을 초래하여 해양환경용 재료로 사용하는데 제한적이다. 플라즈마 이온질화는 저온에서 열처리가 가능하며 재료의 변형이 없어 스테인리스강에 널리 적용되는 열화학적 표면처리 기술이다. 플라즈마 이온질화는 일반적으로 고온에서 실시하여 스테인리스강의 기계적 특성을 향상시키는 목적으로 주로 적용하였으나, 저온-플라즈마 이온질화 처리 시 질소의 확산계수 증가로 표면에 S-phase 생성에 기인하여 부식 저항성이 향상된다고 알려져 있다[1-2]. 그러나 해수 펌프, 밸브, 스트레이너(Strainer) 등의 해양 환경용 기자재로 널리 사용되고 있는 주조 스테인리스강에 대한 플라즈마 이온질화 적용과 그 연구는 미비하다. 따라서 본 연구에서는 주조용 스테인리스강에 대하여 플라즈마 이온질화 기술을 적용하여 공정온도에 따른 해수 내 전기화학적 부식 특성을 규명하였다. 플라즈마 이온질화 공정은 $25%N_2$와 $75%H_2$ 비율로 $350^{\circ}C{\sim}500^{\circ}C$의 공정온도에서 10시간 동안 실시하였다. X-선 회절분석을 통해 공정온도 변수에 따른 표면에 형성된 질화층의 상변화를 분석하였다. 또한 비커스 경도계를 이용하여 표면경도를 측정하여 기계적 특성 향상을 확인하였다. 전기화학적 부식 실험 후 표면 손상 형상 관찰, 무게 감소량 및 손상 깊이 계측을 통해 공정 온도와 부식 저항 특성을 규명하였다. 또한 타펠 분석을 통해 모재와 플라즈마 이온질화 온도 변수에 따른 부식 속도를 비교 분석하였다.
산 및 알칼리 용액 속에 침지한 SiC 세라믹의 기계적 특성은 와이블 통계로 해석하였다. 시험편은 1373K에서 열처리를 행하였다. SiC의 부식은 KSL1607 방법에 의한 산 및 알칼리 용액 속에서 수행하였다. 부식된 균열치유재의 굽힘 강도는 부식되지 않은 균열치유재의 굽힘강도보다 산 및 알칼리 용액 속에서 각각 47% 및 70% 감소하였다. SiC 세라믹의 부식은 산 용액 속에서보다 알칼리 용액 속에서 더 빨랐다. 척도 파라미터 및 형상 파라미터는 모재와 부식재에서 평가하였다. 산 및 알칼리 용액에서 부식된 모재의 형상 파라미터는 산용액에서 크게 나타났다. 그러나 열처리재는 산용액에서 크게, 알칼리 용액에서 작게 나타났다. 모재 및 열처리재의 척도 파라미터는 산 및 알칼리 용액에서 모두 작게 나타났다.
시멘트(KS-1 보통 포틀랜드와, Class G)을 이용하여, 시멘트-초임계CO2 반응실험과 반응 전/후 시료의 절대투수율 및 강도를 측정하였다. 시멘트 시료는 W/S (Water/Solid)와 fly ash 첨가량을 조절하여 제작하였다. 반응 전 시료의 투수율은 0.009~0.025 mD, 초임계CO2와 100일간 반응 한 시료의 투수율은 0.11~0.29 mD의 범위로 각각 측정되었다. 반응 후 시료의 투수율이 높게 측정된 이유는, 반응 시료들이 겪은 응력해방으로 인해 균열이 발생하였기 때문이다. 그러나 측정된 투수율은 대부분의 시료에서 API가 추천하는 최대허용 투수율(=0.2 mD)보다 낮다. 초임CO2에 의한 시멘트 변질은 시료 전체가 아닌 시료의 가장자리에서 일정 두께로 시료의 내부로 발생하였다. 반응영역의 비커스 경도 값이 비반응영역의 것보다 훨씬 높게 측정되었다. 또한 대부분의 시료에서 반응영역 내에서 경도값이 증가한 후 감소하는 현상이 관찰 되었다. 경도값의 증가는 탄산화로 인한 밀도증가, 공극률 감소, 그리고 경도값 감소는 낮은 강도를 갖는 비정질 규산염수화물의 생성이 원인이다.
초음파 비선형 특성은 일반적으로 재료 내부를 전파한 초음파의 기본주파수 및 2차 고조파 성분 크기에 의해 결정되는 비선형 파라미터 ${\beta}$로 측정되며, 재료의 미세한 변질을 평가하는데 효과적인 인자로 알려져 있다. 이에 본 연구에서는 인공시효된 Al6061-T6의 열처리 시간에 따른 초음파 비선형 특성을 평가하였다. 초음파가 시편을 투과하여 수신되는 신호를 분석하여 비선형 파라미터 ${\beta}$를 구하였고, 비선형 파라미터 측정 후 마이크로 비커스 경도를 측정하였다. 비선형 파라미터 측정 결과로부터 열처리 시간에 따른 재료 내 미세 구조적인 변화를 추정하였으며, 경도 측정 결과로부터 이러한 추정이 합당함을 증명하였다. 측정 결과 비선형 파라미터는 석출거동 메커니즘에 의한 재료 미세조직 변화와 매우 밀접한 상관관계를 나타냈다. 이로부터 초음파 비선형 파라미터를 이용하여 인공시효에 의한 재료 내 미세구조 및 상태 변화를 초음파 비선형 파라미터로 평가할 수 있음을 확인하였다.
이 연구는 35% 과산화요소를 이용한 전문가 치아미백술에 플라즈마 아크를 함께 적용하여 플라즈마 아크가 법랑질의 색조변화에 미치는 효과와 비커스경도와 주사전자현미경을 이용하여 법랑질 표면에 미치는 영향을 알아보고자 in vitro 평가를 시행하여 다음과 같은 결론을 얻었다. 1. 미백 횟수의 증가에 따라 색조변화량(${\Delta}E^*$)이 통계적으로 유의한 증가를 나타내었으며, 미백 제만 단독으로 적용한 대조군 보다 플라즈마 아프를 함께 적용하여 미백처리를 한 실험군의 색조변화량(${\Delta}E^*$)이 더 높게 나타나는 것을 알 수 있었다. 2. 미백처리 전 후 법랑질의 미세경도 측정 값을 분석한 결과 미백 처치를 함으로써 미세경도 값이 통계적으로 유의하게 감소되었고, 미백제에 플라즈마 아크를 함께 적용한 실험군에서 더 큰 미세경도의 감소가 나타나는 것을 알 수 있었다. 3. 주사전자현미경 관찰에서 미백 처치를 한 시료에서 법랑질 표면이 상당히 거칠어진 양상을 나타내는 것을 볼 수 있었다. 이상의 결과를 종합해 볼 때 전문가 치아미백술에서 플라즈마 아크를 함께 적용함으로써 색조변화를 더욱 상승시킬 수 있으나, 법랑질 표면의 미세경도와 형태변화를 증가시킬 수 있으므로 미백 효과는 증가시키면서 법랑질의 형태와 구조는 변화시키지 않는 안전한 미백 방법에 관한 연구가 이루어 져야 할 것으로 사료된다.
단사정 ZrO/sub 2/(ZrO2(m)) 또는 Y/sub 2/O/sub 3/를 5.35wt% 첨가한 정방정 ZrO2(ZrO/sub 2/(t))를 A1/sub 2/O/sub 3/에 첨가하여 물리적 및 전기전도도의 영향을 연구하였다. ZrO/sub 2/(m)과 ZrO/sub 2/(t)의 첨가는 A1/sub 2/O/sub 3/의 소결밀도를 증가 시켰다. ZrO2(t)의 첨가함에 따라 비커스 경도 또한 증가했으며, 그 량이 20wt%에서 최대가 되었다. 시편의 경도는 소결밀도에 의존함을 알 수 있었다. A1/sub 2/O/sub 3/-ZrO/sub 2/계의 경도는 ZrO/sub 2/(t)의 첨가에 의해 개선 되었고, ZrO/sub 2/(m)의 첨가가 ZrO/sub 2/(t)의 첨가보다 A1/sub 2/O/sub 3/-ZrO/sub 2/계의 열충격 특성에는 더 많은 영향을 받음을 알 수 있었다. l5wt% 이상의 ZrO/sub 2/(t) 첨가에서 인가전압이 증가 함에 따라 점차로 전기전도도가 증가 하였으나, ZrO/sub 2/(m)의 첨가에서는 영향이 없었다.
단사정 $ZrO_2(ZrO_2(m))$ 또는 $Y_2O_3$를 5.35[wt%] 첨가한 정방정 $ZrO_2(ZrO_2(t))$를 $Al_2O_3$에 첨가하여 물리적 및 전기전도도의 영향을 연구하였다. $ZrO_2$(m)과 $ZrO_2$(t)의 첨가는 $Al_2O_3$의 소결밀도를 증가시켰다. $ZrO_2$(t)의 첨가함에 따라 비커스 경도 또한 증가했으며, 그 량이 20[wt%]에서 최대가 되었다. 시편의 경도는 소결 밀도에 의존함을 알 수 있었다. $Al_2O_3-ZrO_2$계의 경도는 $ZrO_2$(t)의 첨가에 의해 개선되었고, $ZrO_2$(m)의 첨가가 $ZrO_2$(t)의 첨가보다 $Al_2O_3-ZrO_2$계의 열충격 특성에는 더 많은 영향을 받음을 알 수 있었다. 15[wt%] 이상의 $ZrO_2$(t) 첨가에서 인가전압이 증가 함에 따라 점차로 전기전도도가 증가 하였으나, $ZrO_2$(m)의 첨가에서는 영향이 없었다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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