• Journal of Welding and Joining
• /
• 제10권4호
• /
• pp.213-221
• /
• 1992

Al$_{2}$O$_{3}$ ceramic coating layer by gas flame spraying was very porous, therefore it could not have wear and corrosion resistance at all. To get a dense and strong coating layer, a method to infiltrate an alloy into the pores of $Al_{2}$O$_{3}$ ceramic coating was investigated. Cu-Ti alloys, which had good wettability and reactivity with $Al_{2}$O$_{3}$ ceramic, were examined for infiltration. Infiltration of the alloys was performed in vacuum at 1100.deg.C. The melt of Cu-50 at % Ti alloy was well penetrated through the porous $Al_{2}$O$_{3}$ coating and tightly sealed the pores, unbounded area and microcracks in the coating. The alloy melt in the pores reacted with $Al_{2}$O$_{3}$ ceramic to produce a suboxide phase, Cu$_{2}$Ti$_{4}$O. This composite layer which was composed of $Al_{2}$O$_{3}$ and Cu$_{2}$Ti$_{4}$O phase had good microstructure and wear and corrosion resistance. Additionally, microstructures at interfaces between coating layers were greatly improved owing to the effect of vacuum heat treating.

• Journal of Welding and Joining
• /
• 제14권2호
• /
• pp.19-27
• /
• 1996

재료의 표면개질은 표면층의 조직변화에 대한 개질법과 표면피복에 의한 개질 법으로 나눌 수 있다. 조직변화에 의한 개질법으로는 침탄, 질화, 이온주입 및 금속 확산 등이 있고, 표면피복에 의한 개질법으로는 도장, 도금, 육성용접, 물리증착(PVD) 및 화학증착(CVD) 등이 있는데, 용사법은 표면피복에 의한 개질법에 속한다. 용사기술 은 비교적 최근에 발달된 표면피복 기술로서 그림1과 같이 플라즈마, 가스화염 또는 아크열원을 이용하여 금속 또는 비금속 재료를 용융 혹은 반용융 상태로 모재에 고속 도로 분사하여 충돌 적층시켜 피복하는 공정으로 다른 표면개질기술에 비해서 여러 가지 잇점을 가지고 있다. 이것은 거의 모든 재질의 모재(금속, 세라믹, 유기재료 등) 에 대해 피막의 형성이 가능하고, 용사재료의 종류도 다양하다(금속, 합금, 각종 세라 믹, 플라스틱, 각종 복합재료 등). 또한 노재크기의 제한이 없고, 대형의 재료에 대해 서 한정된 부위의 피복이 가능하며, 모재의 열영향이 적고, 피막의 형성속도가 다른 피막법에 비해 빠른 장점을 가지고 있다. 그 예로 알루미나(Al$_{2}$O$_{3}$)를 피복할 경우 화학증착(CVD)법에 의해서는 피막형성 속도가 약 2 * $10^{-4}$mm/min 인데 비해 용사법에 의해서는 약 7.5 * $10^{-1}$mm/min로 매우크다. 이와같은 많은 장점을 갖고있는 용사법을 이용한 표면개질에 대해 본 기술보고에서 서술하고자 한다.

• 한국세라믹학회지
• /
• 제39권10호
• /
• pp.1001-1006
• /
• 2002

은이 피복된 Bi(2223) 단심 초전도 선재에 절연층으로 $SrZrO_3$ 피막을 졸-겔과 딥-코팅법으로 제조하여 $SrZrO_3$ 코팅층과 초전도 선재간 접착력 특성을 조사하였다. 실험인자로는 출발원료의 몰비, 유기화합물 첨가량, 건조온도 및 시간, 열처리 온도 및 시간이었으며 다구찌법의 망대특성과 $L_18(2^1{\times}3^7)$ 직교배열표를 이용하여 코팅층의 최적조건인 인자와 수준 조합의 최적화를 접착강도를 측정하여 분석하였다. 최적의 접착 특성을 가진 코팅조건은 Sr/Zr의 몰비가 0.3/0.7, 유기화합물 첨가량이 5wt%, 건조온도 및 시간은 160${\circ}C$ 10분, 열처리 온도 및 시간은 500${\circ}C$ 20분이었다. 분산분석 결과, 유의수준이 ${\alpha}$=0.1인 통계적으로 90% 신뢰공정이었다.

• 방사성폐기물학회지
• /
• 제3권3호
• /
• pp.201-211
• /
• 2005

본 연구에서는 사용후 TRISO 연료 처리를 위한 보다 효과적인 공정개발을 위하여 기존 전처리 기술에 대한 검토를 수행하였다. TRISO 연료 처리에 있어서 가장 중요한 사항은 연료입자에 포함되어 있는 탄소와 SiC성분을 효과적으로 분리하는데 있다. 공정개발 초기에 고려되었던 분쇄 후 배소공정의 경우 $^{14}C$ 처리공정에서 발생되는 2차 폐기물로 인하여 분쇄 후 침출공정으로 대체 되었으나 여전히 해결해야 될 근본적인 문제점이 존재하고 있다. 따라서 본 논문에서는 TRISO 입자의 피복층 제거를 위한 새로운 개념의 열적 파쇄와 용융염 전해반응에 의한 피복층 제거 공정을 제안하였으며 각 공정에 대한 원리를 자세하게 기술하였다.

• 한국세라믹학회지
• /
• 제36권1호
• /
• pp.21-29
• /
• 1999

흑연 기판에 탄화규소 전환층을 형성하는데 있어서 기판의 밀도와 기공 크기 분포의 영향이 조사되었다. 전환층형성을 위한 화학 반응은 기판의 표면 또는 표면 하부에서 SiO 기체의 침투를 통해 이루어졌다. 전환 공정 동안 기판 표면에서의 충분한 양의 SiO 기체 침투 및 연속적인 화학반응에 요구되는 기공크기 분포는 1.0~10.0$\mu\textrm{m}$ 범위인 것으로 추정되엇다. 유한요소법에 의한 탄화규소 층의 응력 해석에서는 열적 불일치에 기인하는 잔류응력 분포를 나타냈다. 그러나. X-선 회절에 의해 탄화규소 층에서는 압축응력이 측정되었으며, 탄화규소 층에서의 잔류응력 분포에 대해 SiC 층과 흑연 기판간의 interlayer의 constraining 효과, 전환층의 치밀화 거동 및 입자성장에 의해 주로 영향받는 것으로 추정되었다.

• 한국세라믹학회지
• /
• 제38권9호
• /
• pp.846-852
• /
• 2001

2차원적 몬테 칼로 시뮬레이션을 사용하여, 화학적 기상 반응법에 의한 탄화규소 전환층의 생성에 미치는 온도의 영향을 조사하였다. 화학적 기상 반응법은 실리카의 열탄화 환원법에 근거하며, 흑연 기판의 탄소와 실리카 반응기체와의 화학적 반응에 의하여 탄화규소 전환층을 형성하는 방법이다. 탄화규소는 반응기체의 확산 및 반응과 같은 열적활성화 과정을 통하여 생성되기 때문에 탄화규소 전환층의 형성은 온도에 크게 의존함을 알 수 있다. 본 연구에서는 몬테 칼로법을 사용하여 삼각격자로 배열된 2차원적인 계에서 흑연 기판의 미세 기공을 따라 확산된 반응기체와 탄소와의 반응에 의해서 탄화규소가 형성되는 과정을 시뮬레이션을 행하였다. 반응 온도를 1900K, 2000K, 2100K, 2200K로 조건을 달리하여 시뮬레이션 하였으며, 그 계산 결과를 실험 결과와 비교하여 재현성을 검토하고 탄화규소 전환층의 두께와 화학적 조성 구배에 대한 반응 온도의 영향을 검증하기 위한 것이다.

• 한국세라믹학회지
• /
• 제50권6호
• /
• pp.446-450
• /
• 2013

TRISO coated particles with a ZrC barrier layer were fabricated by a fluidized-bed chemical vapor deposition (FBCVD) method for a use in a very high temperature gas-cooled reactor (VHTR). The ZrC layer was deposited by the reaction between $ZrCl_4$ and $CH_4$ gases at $1500^{\circ}C$ in an $Ar+H_2$ mixture gas. The amount of free carbon codeposited with in ZrC was changed by controlling the dilution gas ratio. Near-stoichiometric ZrC phase was also deposited when an impeller was employed to a $ZrCl_4$ vaporizer which effectively inhibited the agglomeration of $ZrCl_4$ powders during the deposition process. A near-stoichiometric ZrC coating layer had smooth surface while ZrC containing the free carbon had rough surface with tumulose structure. Surface roughness of ZrC increased further as the amount of free carbon increased.

• 한국세라믹학회지
• /
• 제50권1호
• /
• pp.37-42
• /
• 2013

Tristructural-isotropic (TRISO)-coated particles were fabricated by a fluidized-bed chemical vapor deposition (FBCVD) method for use in a very high temperature gas-cooled reactor (VHTR). ZrC as a constituent layer of TRISO coating layers was deposited by a chloride process using $ZrCl_4$ and $CH_4$ source gases in a temperature range of $1400^{\circ}C$ and $1550^{\circ}C$. The change in the microstructure of ZrC depending on the deposition temperature and its effect on the hardness were evaluated. As the deposition temperature increased to $1500^{\circ}C$, the grain size of the ZrC increased and the hardness of the ZrC decreased according to the Hall-Petch relationship. However, at $1550^{\circ}C$, the ZrC layer was highly non-stoichiometric and carbon-rich and did not obey the Hall-Petch relationship in spite of the decrease of the grain size. A considerable amount of pyrolytic carbon at the grain boundaries of the ZrC as well as coarse granular pyrolytic carbon were locally distributed in the ZrC layer deposited at $1550^{\circ}C$. Therefore, the hardness decreased largely due to the formation of a large amount of pyrolytic carbon in the ZrC layer.

• 한국세라믹학회지
• /
• 제39권3호
• /
• pp.315-320
• /
• 2002

저농도로 희석된 HF 수용액(6 wt%)을 사용하여 $Al(OH)_3$의 표면을 F/Al의 몰비 0.15에서 처리하고, 처리 전후 표면특성을 관찰하였다. 반응계의 온도 및 pH 변화로부터 $Al(OH)_3$에 대한 HF의 표면반응은 HF와 접촉한 $Al(OH)_3$ 표면부에서 metastable한 ${\alpha}$형의 불화알루미늄$({\alpha}-AlF_3{\cdot}3H_2O)$이 안정한 ${\beta}$형의 불화알루미늄$({\beta}-AlF_3{\cdot}3H_2O)$으로 전이되는 과정으로 진행되며, 다량의 발열을 수반하면서 반응계의 온도상승을 유발하였다. 이러한 ${\beta}-AlF_3{\cdot}3H_2O$의 생성은 표면처리된 분말의 FT-IR 및 X-선 회절분석결과를 통해 확인되었다. ${\beta}-AlF_3{\cdot}3H_2O$의 morphology와 분포상태를 SEM을 통해 관찰한 결과 $Al(OH)_3$ 표면에 $1{\mu}m$ 이하의 미세분말 형태로 피복층을 형성하며 균일하게 분포된 것으로 확인되었다. HF로 처리된 시료의 표면 백색도는 미처리에 비해 약 6.6% 증가되었으며, 이는 $Al(OH)_3$보다 높은 백색도를 지닌 ${\beta}-AlF_3{\cdot}3H_2O$ 피복 효과 때문인 것으로 나타났다.

• 한국세라믹학회지
• /
• 제51권5호
• /
• pp.435-441
• /
• 2014

Silicon carbide-based ceramics and their composites have been studied for application to fusion and advanced fission energy systems. For fission reactors, $SiC_f$/SiC composites can be applied to core structural materials. Multilayered SiC composite fuel cladding, owing to its superior high temperature strength and low hydrogen generation under severe accident conditions, is a candidate for the replacement of zirconium alloy cladding. The SiC composite cladding has to retain its mechanical properties and original structure under the inner pressure caused by fission products; as such it can be applied as a cladding in fission reactor. A hoop strength test using an expandable polyurethane plug was designed in order to evaluate the mechanical properties of the fuel cladding. In this paper, a hoop strength test of the multilayered SiC composite tube for nuclear fuel cladding was simulated using FEA. The stress caused by the plug was distributed nonuniformly because of the friction coefficient difference between the inner surface of the tube and the plug. Hoop stress and shear stress at the tube was evaluated and the relationship between the concentrated stress at the inner layer of the tube and the fracture behavior of the tube was investigated.