• Title/Summary/Keyword: 열 팽창계수

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Study on the effect of acid dipping and heat treatment on the adhesion of electroless Ni-P/electrolitic Cr deposition for liquid-fuel rocket combustor (액체 로켄 엔진 연소기 내벽 코팅용 무전해 Ni-P/전해 Cr 도금층의 밀착력 향상을 위한 산세 및 열처리 효과에 관한 연구)

  • Choe, Myeong-Hui;Byeon, Eung-Seon;Park, Yeong-Bae;Lee, Gyu-Hwan
    • Proceedings of the Korean Institute of Surface Engineering Conference
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    • 2015.05a
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    • pp.154-154
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    • 2015
  • 현재 액체로켓 엔진 연소기 내벽은 bonding layer NiCrAlY과 Top layer $ZrO_2$가 플라즈마 용사 방식으로 형성 된다. 이는 뛰어난 열 차폐 특성과 작업시간이 짧은 장점이 있지만, bonding layer와 Top layer 사이의 열팽창 계수 차이로 인한 균열 발생 가능성이 내재 되어 있고, 연소실 내벽에 균일한 두께의 코팅층을 형성하기 어렵고 설비가 비싸다는 단점으로 인하여 세라믹 코팅 층을 금속 코팅 층으로 대체 하고자 한다. 금속 코팅층은 모재와의 밀착성이 높고, 우수한 산화 및 부식방지 기능을 가지며 저렴하다는 장점이 있다. 또한 코팅 후 연마 작업이 가능해 연소실 내부형상을 설계조건 대로 유지 할 수 있는 특징이 있다. 따라서 본 연구에서는 연소실 내벽에 적용할 모재, 무전해 Ni-P 도금과 전해 Cr 도금층 사이의 밀착력 향상을 위한 방법에 대한 연구를 하였다. 밀착력 향상을 위한 요소로 전처리 용액과 열처리 시간에 따른 영향을 알아보고자 하였으며, 이를 위해서 5가지의 산세 용액으로 각 시편을 산세 한 후, 6시간, 12시간, 18시간 열처리 하여 단면을 비교하여 열처리에 영향을 알아보고자 하였다. 연구 결과 산세 용액의 영향은 크게 나타나지 않았으며, 열처리 시간이 길수록 Ni-P/Cr의 확산이 더 잘 일어나 확산층이 더 넓어지면서 밀착력이 더 좋아 진 것으로 판단되어 진다.

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Characterization of $SiO_2-R_2O_3$-RO with compositions changes of $R_2O_3$, RO on Sealant ($SiO_2-R_2O_3$-RO계에서 $R_2O_3$, RO 변화에 따른 밀봉재 특성)

  • Yang, Sang-Jin;Choi, Byung-Hyun;Lee, Mi-Jai;Lee, Hong-Lim;Yoo, Young-Sung
    • Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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    • 2007.11a
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    • pp.23-23
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    • 2007
  • 고체산화물연료전지(SOFC)는 연료가 갖는 화학에너지를 연소과정 없이, 공기와 $H_2$, CO, $CH_4$와 같은 환원성 가스를 공급받아 $700^{\circ}C-850^{\circ}C$에서 전기화학적 반응을 통하여 직접 전기를 얻는 방식이다. SOFC는 여러장의 단위 셀을 적층하여 스택을 구성하는데, 스택 제조시 단전지에 공급되는 산화, 환원 가스의 누출이나 흡입을 막기 위하여 밀봉재를 사용한다. 이러한 밀봉재는 완벽한 밀봉, 열에 대한 안정성, 충격에 견디는 저항성 등의 기계적인 특성 및 구성요소와의 최소한의 열팽창계수차를 가져야 한다. 따라서 본 연구에서는 $SiO_2-R_2O_3$-RO계에서 $R_2O_3$, RO의 변화에 따른 밀봉 특성 및 열팽창계수에 미치는 영향을 조사하였다.

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Functionally Gradient Materials (FGMs) for Improved Thermo-mechanical Properties (열.기계적 특성 향상을 위한 경사기능 재료 (FGM))

  • 박성용;김진홍;김문철;박찬경
    • Journal of Powder Materials
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    • v.11 no.1
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    • pp.8-15
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    • 2004
  • The basic concept of functionally gradient materials (FGM) is to fabricate materials type having possibilities of applications in various fields by changing their intrinsic properties with continuous gradient. The present communication has reviewed the developments and applications of various FGMs designed for improved thermo-mechanical properties, in which the thermal protective and wear resistant materials are especially focused. Effects of thermo-mechanical properties and limits of FGMs designed for high temperature applications were mainly understood in terms of residual stress evolved from the design and fabrication. In addition, FGMs applied in structural parts were also introduced and discussed in terms of typical fabrication method for FGMs.

Effect of Chain Orientation on the Characteristics of PEN Flexible Substrate (사슬 배향이 폴리(에틸렌 나프탈레이트) 유연기판 특성에 미치는 영향)

  • Kim, Jongwha;Kang, Ho-Jong
    • Polymer(Korea)
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    • v.37 no.6
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    • pp.711-716
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    • 2013
  • The effect of chain orientation and relaxation on the characteristics of poly(ethylene naphthalate) (PEN) flexible substrate has been studied. It was found that the coefficient of thermal expansion (CTE) of PEN under $100^{\circ}C$ decreased as low as $20ppm/^{\circ}C$ due to the lowering of chain mobility by chain orientation. The thermal shrinkage was found to appear near glass transition temperature because of chain relaxation. It could be minimized by thermal annealing but CTE increased again up to $70ppm/^{\circ}C$ which was 65% of intrinsic CTE of PEN. Unstrained thermal annealing made possible to avoid the thermal shrinkage with maintaining low CTE obtained by chain orientation. Chain orientation did not affect the optical transmittance; however, thermal annealing caused the decrease of optical transmittance up to 5%. This was understood by the minor crystallization due to the thermal annealing near glass transition temperature.

Numerical analysis for deformation characteristics under the freezing and bursting of Al pipe (알루미늄 관의 동파 거동특성에 관한 수치적 연구)

  • Choi, Seung-Hyun;Lee, Dong-Won;Ko, Young-Bae
    • Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society
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    • v.15 no.8
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    • pp.4763-4768
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    • 2014
  • Recently, aluminum pipes have been used instead of steel pipes for open and shut machines in vinyl housing because of its corrosion-resistance and light weight. In particular, the light weight is very useful for fitting and removal by human resources. On the other hand, an aluminum pipe is weak in winter because aluminum has a larger thermal expansion coefficient than steel. This study examined the freezing and bursting of aluminum pipes by numerical analysis. The mechanical-thermal deformation characteristics were analyzed under the condition of ice volumetric expansion in aluminum pipes reaching 50%. From numerical analysis, large stresses above the yield stress occurred in aluminum pipe after ice expanded in the net diameter immediately. In addition, the freezing and bursting of aluminum pipes was predicted around an ice volumetric expansion of 6 - 7% because the thickness of the aluminum pipe reached an aluminum elongation ratio of 17%. Therefore, it is recommended that aluminum pipes be sealed perfectly to prevent water flow in the pipe. These results suggest that it is very difficult to prevent freezing and bursting of aluminum pipes by water freezing in the pipe.

Linear Stability of Variable-Viscosity Fluid Layer under Convection Boundary Condition (대류 조건하의 가변 점성 유체층의 선형 안전성)

  • 송태호
    • Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers
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    • v.16 no.1
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    • pp.132-141
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    • 1992
  • The critical condition for onset of Benard convection with variable viscosity .nu.=.nu.$_{0}$exp(-CT) has been obtained using a linear stability theory. The bottom wall is rigid while the upper surface may be either free or rigid. The two boundaries are subject to convective heat transfer. The critical Rayleigh numbers are presented up to maximum viscosity ratio of 3000. It is greater for smaller upper and/or lower surface Biot numbers. Its dependence on the viscosity ratio is complicated. However, a simple sublayer theory is found to be applicable for extremely large viscosity ratio. In such cases, the critical Rayleigh number and the critical wave number are functions of viscosity ratio and lower surface Biot number.r.

Fiber Orientation and Warpage of Film Insert Molded Parts with Glass Fiber Reinforced Substrate (유리섬유가 강화된 필름 삽입 사출품의 섬유배향 및 휨)

  • Kim, Seong-Yun;Kim, Hyung-Min;Lee, Doo-Jin;Youn, Jae-Ryoun;Lee, Sung-Hee
    • Composites Research
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    • v.25 no.4
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    • pp.117-125
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    • 2012
  • Warpage of the film insert molded (FIM) part is caused by an asymmetric residual stress distribution. Asymmetric residual stress and temperature distribution is generated by the retarded heat transfer in the perpendicular direction to the attached film surface. Since warpage was not prevented by controlling injection molding conditions, glass fiber (GF) filled composites were employed as substrates for film insert molding to minimize the warpage. Distribution of short GFs was evaluated by using micro-CT equipment. Proper models for micro mechanics, anisotropic thermal expansion coefficients, and closure approximation should be selected in order to calculate fiber orientation tensor and warpage of the FIM part with the composite substrate. After six kinds of micro mechanics models, three models of the thermal expansion coefficient and five models of the closure approximation had been considered, the Mori-Tanaka model, the Rosen and Hashin model, and the third orthotropic closure approximation were selected in this study. The numerically predicted results on fiber orientation tensor and warpage were in good agreement with experimental results and effects of GF reinforcement on warpage of the FIM composite specimen were identified by the numerical results.

$Si_3N_4$를 이용한 금속-유전체-금속 구조 커패시터의 유전 특성 및 미세구조 연구

  • 서동우;이승윤;강진영
    • Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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    • 2000.02a
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    • pp.75-75
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    • 2000
  • 플라즈마 화학증착법(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition, PECVD)을 이용하여 양질의 Si3N4 금속-유전막-금속(Metal-Insulator-Metal, MIM) 커페시터를 구현하였다. Fig.1에 나타낸 바와 같이 p형 실리콘 웨이퍼의 열 산화막 위에 1%의 실리콘을 함유하는 알루미늄을 스퍼터링으로 증착하여 전극을 형성하고 두 전극사이에 Si3N4 박막을 증착하여 MIM구조의 박막 커패시터를 제조하였다. Si3N4 유전막은 150Watt의 RF 출력하에서 반응 가스 N2/SiH4/NH3를 각각 300/10/80 sccm로 흘려주어 전체 압력을 1Torr로 유지하면서 40$0^{\circ}C$에서 플라즈마 화학증착법을 이용하여 증착하였으며, Al과 Si3N4 층의 계면에는 Ti과 TiN을 스퍼터링으로 증착하여 확산 장벽으로 이용하였다. 각 시편의 커패시턴스 및 바이어스 전압에 따른 누설 전류의 변화는 LCR 미터를 이용하여 측정하였고 각 시편의 커패시턴스 및 바이어스 전압에 따른 누설 전류의 변화는 LCR 미터를 이용하여 측정하였고 각 시편의 유전 특성의 차이점을 미세구조 측면에서 이해하기 이해 극판과 유전막의 단면 미세구조를 투과전자현미경(Transmission Electron Microscope, TEM)을 이용하여 분석하였다. 유전체인 Si3N4 와 전극인 Al의 계면반응을 억제시키기 위해 TiN을 확산 장벽으로 사용한 결과 MIM커패시터의 전극과 유전체 사이의 계면에서는 어떠한 hillock이나 석출물도 관찰되지 않았다. Fig.2와 같은 커패시턴스의 전류-전압 특성분석으로부터 양질의 MIM커패시터 특성을 f보이는 Si3N4 의 최소 두께는 500 이며, 그 두께 미만에서는 대부분의 커패시터가 전기적으로 단락되어 웨이퍼 수율이 낮아진다는 사실을 알 수 있었다. TEM을 이용한 단면 미세구조 관찰을 통해 Si3N4 층의 두께가 500 미만인 커패시터의 경우에 TiN과 Si3N4 의 계면에서 형성되는 슬릿형 공동(slit-like void)에 의해 커패시터의 유전특성이 파괴된다는 사실을 알게 되었으며, 이러한 슬릿형 공동은 제조 공정 중 재료에 따른 열팽창 계수와 탄성 계수 등의 차이에 의해 형성된 잔류응력 상태가 유전막을 기준으로 압축응력에서 인장 응력으로 바뀌는 분포에 기인하였다는 사실을 확인하였다.

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Measurement of Mechanical Property and Thermal Expansion Coefficient of Carbon-Nanotube-Reinforced Epoxy Composites (탄소나노튜브로 강화된 에폭시 복합재료의 기계적 물성과 열팽창 계수 측정)

  • Ku, Min Ye;Kim, Jung Hyun;Kang, Hee Yong;Lee, Gyo Woo
    • Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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    • v.37 no.5
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    • pp.657-664
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    • 2013
  • By using shear mixing and ultrasonication, we fabricated specimens of well-dispersed multi-walled carbon nanotube composites. To confirm the proper dispersion of the filler, we used scanning electron microscopy images for quantitative evaluation and a tensile test for qualitative assessment. Furthermore, the coefficients of thermal expansion of several specimens having different filler contents were calculated from the measured thermal strains and temperatures of the specimens. Based on the microscopy images of the well-dispersed fillers and the small deviations in the measurements of the tensile strength and stiffness, we confirmed the proper dispersion of nanotubes in the epoxy. As the filler contents were increased, the values of tensile strength increased from 58.33 to 68.81 MPa, and those of stiffness increased from 2.93 to 3.27 GPa. At the same time, the coefficients of thermal expansion decreased. This implies better thermal stability of the specimen.

Structural analysis and thermal expansion property of Cu doped LSM for SOFCs (Cu가 도핑된 LSM의 구조분석과 열팽창특성 연구)

  • Noh, Tai-Min;Ryu, Ji-Seung;Kim, Jin-Seong;Jeong, Cheol-Weon;Lee, Hee-Soo
    • Journal of the Korean Crystal Growth and Crystal Technology
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    • v.21 no.4
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    • pp.175-180
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    • 2011
  • The doping effect of Cu in the Sr-doped lanthan manganites (LSM) has been investigated in terms of structural analysis and thermal expansion coefficient (TEC). The $La_{0.8}Sr_{0.2}Mn_{1-x}Cu_xO_3$ ($0{\leq}x{\leq}0.3$) were prepared by solid state reaction method and their crystal structure and TEC were measured. A decrease in the lattice parameters and the TEC were observed with increase eu content, whereas they were decreased for x = 0.3. For $0{\leq}x{\leq}0.2$, the decrease of the lattice parameter and the TEC with increase Cu content were attributed to the reduction of ionic radius of Cu ions due to the presence of $Cu^{3+}$ ions. For x = 0.3, however, the increase was originated from the formation of oxygen vacancies due 10 the presence of $Cu^{2+}$ and $Mn^{4+}$.