• Journal of the Korean Crystal Growth and Crystal Technology
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• v.22 no.3
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• pp.115-121
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• 2012

Sapphire single crystals have been highlighted for epitaxial gallium nitride films in high-power laser and light emitting diode (LED) industries. Among the many crystal growth methods, the Kyropoulos process is an excellent commercial method for growing larger, high-optical-quality sapphire crystals with fewer defects. Because the properties and growth behavior of sapphire crystals are influenced largely by the temperature distribution and convection of molten sapphire during the manufacturing process, accurate predictions of the thermal fields and melt flow behavior are essential to design and optimize the Kyropoulos crystal growth process. In this study, computational fluid dynamic simulations were performed to examine the effects of the crucible geometry aspect ratio on melt convection during Kyropoulos sapphire crystal growth. The results through the evolution of various growth parameters on the temperature and velocity fields and convexity of the crystallization interface based on finite volume element simulations show that lower aspect ratio of the crucible geometry can be helpful for the quality of sapphire single crystal.

• Journal of the Korean Crystal Growth and Crystal Technology
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• v.29 no.6
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• pp.383-388
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• 2019

High purity SiC fine powder with metal impurity contents of less than 1 ppm was synthesized by improved carbothermal reduction process, and the synthesized powder was used for SiC single crystal growth in RF heating PVT device at temperature above 2,100℃. In-situ x-ray image analyzer was used to observe the sublimation of the powder and single crystal growth behavior during the growth process. SiC powder was used as a source of single crystal growth, exhausted from the outside of the graphite crucible at the growth temperature and left graphite residues. During the growth, the flow of raw materials was concentrated in the middle and influenced the growth behavior of SiC single crystals. This is due to the difference in temperature distribution inside the crucible due to the fine powder. After the single crystal growth was completed, the single crystal ingot was cut into a 1 mm thick single crystal substrate and finely polished using a diamond abrasive slurry. A dark yellow 4H-SiC was observed overall of single crystal substrate, and the polycrystals generated in the outer part may be caused by the incorporation of impurities such as the bubble layer mixed in the process of attaching the seed crystal to the seed holder.

• Journal of the Korean Crystal Growth and Crystal Technology
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• v.9 no.6
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• pp.558-562
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• 1999

For 6H-SiC crystals which was obtained by sublimation growth, the formation of micropipes and internal planar defects was discussed in consideration of the inter-relationship between mass adsorption behavior and the defects origin on the growth interface on the basis of KSV theory and the the step growth pattern on the vicinal plane. Micropipes and planar defects was formed in the region which the step could not be grown by impurities impinging. It was realized that the internal defects formation was related to the crystallographic step planes formed on the growth interface and the migration of the molecules adsorbed on it.

• Korean Journal of Materials Research
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• v.7 no.10
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• pp.898-907
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• 1997

Fe-22Cr-5AI-X(X=Zr, Y)합금을 1143K, 고온 황화(P$s_{2}$=1.11x$10^{-7}$atm, P$O_{s}$ =3.11x$10^{-20atm}$) 및 황화/산화 (P$s_{2}$=8.31x$10^{-8}$atm, P$O_{s}$ =3.31x$10^{-18atm}$) 환경의 복합가스 분위기에서 1-30시간동안 노출하여 합금표면에 형성된 부식층을 관찰하여 SEM/EDS로 분석하였다. Fe-22Cr-5AI합금은 고온 부식환경에서 부식 생성물의 성장은 포물선법칙을 따르고 주요 성분은 결함이 많고 다공질인 철과 크롬의 황화물[(Fe, Cr)Sx]이므로 고온 내식성이 감소하였다. Zr을 1wt%첨가한 Fe-22Cr-5AI합금의 고온 부식거동은 Y을 1wt%첨가한 합금과 비슷한 거동을 나타내었다. 황화환경에서는 Cr의 선택 황화에 의한 크롬 황화물(CrS)이 생성되고 노출시간의 경과에 따라 (Fe, Cr)Sx나 (Cr, Fe)Sx 등의 황화물의 성장으로 고온 내식성이 감소하였다. 그러나 황화/산화환경에서는 초기에는 알루미늄산화물(A $I_{2}$ $O_{3}$)및 지르코늄산화물(Zr $O_{2}$)등이 생성되어 보호적이었으나 15시간이후 부터 (Fe, Cr)Sx나 (Cr, Fe)Sx 의 황화물의 성장으로 고온 내식성이 감소하였다.

• Journal of the Korean Crystal Growth and Crystal Technology
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• v.25 no.1
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• pp.6-12
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• 2015

Under rate-controlled sintering, furnace power is controlled to maintain a specific specimen contraction rate. This thermal processing method guarantees continuous process with a minimum thermal energy applied over time and makes it possible to control the density of the sintered body precisely. In this study, the rate-controlled sintering is applied to the sintering of $B_4C$ in order to investigate how rate-controlled sintering variables can affect the sintering behavior and/or grain growth behavior of $B_4C$ and how the results can be interpreted using sintering theories to draw an optimal sintering condition of the rate-controlled sintering. Further, the applicability of the rate-controlled sintering into the study for sintering of unknown materials is also considered.

• Proceedings of the KWS Conference
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• v.43
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• pp.130-132
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• 2004

석출물의 용해 온도보다 낮은 온도에서의 석출물의 야금학적인 거동을 예측하였다. 평균 사이즈 석출물의 지속적인 성장만을 고려하는 기존의 모델과 달리, 본 연구에서 제안된 모델의 경우에는, Gibbs-Thomson equation으로부터 유도되는 critical particle size를 고려하였다. 제안된 모델을 이용해서 TiN석출물의 거동을 예측하였으며, 이를 실험 결과 및 기존의 모델에 의한 예측 값과 비교하였다. 석출물들의 분포는 전형적인 log-normal 분포를 따르는 것으로 관찰되었으며, 본 연구에서 제안된 모델이 기존의 모델에 비해서 실험결과와 잘 일치함을 확인할 수 있었다.

• Journal of the Korean Crystal Growth and Crystal Technology
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• v.5 no.3
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• pp.291-298
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• 1995

Abstract The growth and dissolution behaviour of reaction phase was studied during dissolution reaction between sintered alumina and $CaMgSiO_4$ at $1600^{\circ}C$ for various times. The formation of $CaO{\cdot}6Al_2O_3$ an intermediate reaction phase, and $CaMgSiO_4$ spinel, the final reaction product were observed during dissolution reaction of alumina into $CaMgSiO_4$ liquid phase. The growth and dissolution shape of $CaO{\cdot}6Al_2O_3$, an intermediate phase, was quite different.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2011.02a
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• pp.44-44
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• 2011

현존하는 초경도 박막물질 중 입방정 질화붕소(cBN)은 철계 금속과의 반응안정성 및 낮은 온도에서의 합성가능성 등 많은 장점을 가지고 있다. 그러나 필수로 수반되는 이온충돌 효과로 인해 박막 내 높은 잔류응력으로 인한 박리 현상으로 응용이 어려운 실정에 있다. 현재까지 이를 개선하기 위해 수소를 첨가하여 박막의 잔류응력을 줄이는 연구, B4C 타겟을 이용하여 B-C-N 의 gradient layer를 설계하여 점진적으로 잔류응력을 감소시키는 연구 등 많은 연구들이 진행되고 있다. 본 연구에서는 MOCVD로 만들어진 NCD(Nano Crystalline Diamond) buffer layer 위에 RF-UBM(unbalanced magnetron) PVD를 이용하여 BN을 증착시켰다. hBN 타겟을 이용하여 2mTorr에서 400W 의 RF 파워를 사용하여 기판에 RF bias를 인가해 실험하였다. cBN 박막과 기판의 lattice mismatch 를 줄이기 위해서 본 연구소에서 제공되는 NCD 기판을 사용하였으며, 다이아몬드 기판과 cBN 박막의 1:1 에피성장을 이루기 위해 상온에서부터 800도까지 온도 변화를 주어 cBN을 증착시켰다. FTIR(Fourier transform infrared spectroscopy)로 $sp^2$구조인 hBN과 $sp^3$구조인 cBN의 성장유무를 확인하였으며, FTIR peak intensity 차이로 박막내 cBN의 함량을 계산하였고, Scratch test로 박막과 기판사이의 밀착력을 상대적으로 비교하였으며, 격자의 에픽성장을 확인하기 위해 FIB 의 작업을 거쳐 HRTEM 으로 각 위치별로 SAD pattern를 이용하여 성장거동을 확인하였다.

• Proceedings of the Materials Research Society of Korea Conference
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• 2009.05a
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• pp.42.1-42.1
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• 2009

오스테나이트 스테인리스강은 우수한 내식성 및 기계적 특성으로 인해 구조용 재료로 널리 사용되고 있다. 표준원전 경수로의 경우 가압기 밀림관소재로 Nb 안정화 오스테나이트 스테인리스강인 type 347 스테인리스강이 사용되고 있다. 그러나 원전배관에서는 운전중 배관내 온도편차에 의한 열응역과 하중변화에 의한 기계적하중에 의해 피로손상을 받는다. 일반적으로 범용 오스테나이트 스테인리스강(AISI 304, 316)의 피로균열 성장거동에 대한 연구결과는 국내외적으로 다수 축적되어 있으나 type 347 탄소, 질소 함량에 따른 기계적 특성 및 피로균열성장 연구는 매우 미비하다. 따라서 본 연구에서는 탄소와 질소의 함량에 따른 기계적거동을 평가하고, 이에 따른 피로균열전파속도를 관찰하여 스테인리스강의 정확한 피로균열전파속도 곡선을 제시하고자 한다. 실험에 사용된 시편은 두께 5mm, 폭 25.4mm CT시편을 사용하였으며, 1mm의 예비균열을 주었다. 그리고 실험온도는 상온과 원전가동온도인 $316^{\circ}C$에서 실시하였으며, 주파수는 10Hz를 주었다. 실험결과 각 함량에 따른 type 347의 미세조직 관찰결과 기지내에 압연방향을 따라 조대한 석출물의 흐름이 관찰되었으며, 크기나 분포가 큰 차이를 보였다. C+N 함량이 낮은 시편은 주로 $0.1\;{\mu}m$ 이하의 미세한 입자들이 오스테나이트 기지조직의 입내와 입계에 고르게 분포되어 있었다. 그러나 C+N 함량이 높은 시편의 경우에는 $0.1\;{\mu}m$ 이하의 미세한 입자들과 함께 국부적으로 $1\sim10\;{\mu}m$의 조대한 입자들이 분포하고 있는 것이 관찰되었다. 그리고 질소의 함량이 높아짐에 따라 인장강도는 증가하였으며, 피로시험결과 고온에서 실험한 피로균열성장률 곡선이 상온보다 높게 나타남을 확인할 수 있었다. 그리고 질소가 적게 첨가되고 탄소의 함량이 많을수록 피로균열성장률은 ASME 곡선보다 낮게 나타났다.

• Journal of the Korean Society for Nondestructive Testing
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• v.22 no.1
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• pp.14-21
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• 2002

The development of a new experimental method is required to easily observe the growth behavior of fatigue cracks. To satisfy the requirement, an image processing technique was introduced to fatigue testing. The length of surface fatigue crack could be successfully measured by the image processing system. At first, the image data of cracks were stored into the computer while the cyclic loading was interrupted. After testing, crack length was determined using an image processing software which was developed by authors. Various image processing techniques like a block matching method was applied tc the detection of surface fatigue cracks. By comparing the data measured by the image processing system with those by the manual measurement with a microscope, the effectiveness of the image processing system was established. If the proposed method is used to monitor and observe the crack growth behavior automatically, the time and efforts for fatigue test could be dramatically reduced.