• 한국소성가공학회:학술대회논문집
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• 한국소성가공학회 2004년도 추계학술대회논문집
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• pp.171-174
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• 2004

Superalloys with many strengthening alloying elements are frequently used in powder form to alleviate harmful effects of alloy segregation. HIP (hot isostatic pressing) and DB (diffusion bonding) as a form of solid-state bonding process is often used to make turbine components, such as integrated turbine rotors. HIP/DB process requires many technical overcomes related to dimensional changes as well as microstructural control. In this research, HIP/DB process for nickel base superalloys, Udimet 720, were investigated with a view to control the dimensional change during the consolidation process. Simple disc-shaped cans were used to select the conceptual die design for the control of the dimensional change especially in radial direction. The change in the shape of consolidated shape was investigated using commercial FE code with constitutive equations for low temperature plasticity and creep deformation.

• 한국분말재료학회지
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• 제16권5호
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• pp.336-341
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• 2009

To produce alloy powders with only Sm$_2$Fe$_{17}$ single phase by reduction-diffusion (R-D) method, the effect of excess samarium oxide on the preparation of Sm-Fe alloy powder during R-D heat treatment was studied. The quantity of samarium oxide was varied from 5% to 50% whereas iron and calcium were taken 0% and 200% in excess of chemical equivalent, respectively. The pellet type mixture of samarium, iron powders and calcium granulars was subjected to heat treatment at 1100$^{\circ}C$ for 5 hours. The R-D treated pellet was moved into deionized water and agitated to separate Sm-Fe alloy powders. After washing them in deionized water several times, the powders were washed with acetic acid to remove the undesired reaction products such as CaO. By these washing and acid cleaning treatment, only 0.03 wt% calcium remained in Sm-Fe alloy powders. It was also confirmed that the content of unreacted $\alpha$-Fe in Sm$_2$Fe$_{17}$ matrix gradually decreased as the percentage of samarium oxide is increased. However, there was no significant change above 40% excess samarium oxide.

• 한국분말재료학회지
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• 제28권5호
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• pp.396-402
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• 2021

Stainless steel, a type of steel used for high-temperature parts, may cause damage when exposed to high temperatures, requiring additional coatings. In particular, the Cr₂O₃ product layer is unstable at 1000℃ and higher temperatures; therefore, it is necessary to improve the oxidation resistance. In this study, an aluminide (Fe₂Al₅ and FeAl₃) coating layer was formed on the surface of STS 630 specimens through Al diffusion coatings from 500℃ to 700℃ for up to 25 h. Because the coating layers of Fe₂Al₅ and FeAl₃ could not withstand temperatures above 1200℃, an Al₂O₃ coating layer is deposited on the surface through static oxidation treatment at 500℃ for 10 h. To confirm the ablation resistance of the resulting coating layer, dynamic flame exposure tests were conducted at 1350℃ for 5-15 min. Excellent oxidation resistance is observed in the coated base material beneath the aluminide layer. The conditions of the flame tests and coating are discussed in terms of microstructural variations.

• 한국결정성장학회지
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• 제22권4호
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• pp.183-189
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• 2012

고온 열수송용 재료로 이용되는 Hastelloy X의 표면처리에 따른 고온물성 개선에 대한 연구를 수행하였다. Hastelloy X 기판 상에 각각 PVD법인 Arc discharge 및 Sputtering을 이용하여 TiAlN 및 $Al_2O_3$ 박막을 표면 코팅(overlay coating) 하였고, 분위기 분말을 이용하여 Al을 금속표면을 통해 확산시키는 방법인 Pack cementation법을 이용한 Al 확산코팅(diffusion coating: aluminiding)법을 이용한 표면처리를 수행하였다. 이들 표면처리가 Ni-Cr계 합금의 고온열처리에서 생성되는 두꺼운 불균질 산화물($Cr_2O_3$)형성 억제에 미치는 효과와 조성 및 표면미세구조가 물성에 미치는 영향에 대해 알아보기 위해, 표면처리 된 Hastelloy X 샘플들을 공기 및 헬륨가스 분위기에서 $1000^{\circ}C$로 열처리 하였으며, 열처리된 전후 시편들에 대해 상형성, 미세구조 및 고온 물성 변화를 측정하였다. 이러한 실험결과를 통하여 표면코팅법에 의한 TiAlN 및 $Al_2O_3$ 박막에 비해 Al 확산코팅한 경우 두꺼운 불균질 산화물($Cr_2O_3$)형성이 억제되어 보다 균질한 미세구조와 높은 내마모성 등 높은 고온 안정성을 보여주는 것을 확인할 수 있었다.

• 한국소성가공학회:학술대회논문집
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• 한국소성가공학회 1997년도 춘계학술대회논문집
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• pp.94-97
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• 1997

금속을 반고상 상태에서 성형하기 위하여 미세조직학적 거동을 밝히기 위해, 본 연 구에서는 높은 비강도, 내마모성을 가진 과공정 Al-Si 합금을 반응고 가공하였을 때의 미세 조직과 상온 가공 후 반고상 온도로 일정시간 유지하였을 때의 미세조직을 관찰하였다. 일 반주조시의 개량 원소 P과 Sr을 첨가하였으며 쐐기형 주조재, 압연재, Si 입자강화 Alrl 복 합재료를 반고상 상태로 가열한 미세조직을 관찰하여 초정 Si입자의 형상 변화를 관찰하였 다. 반응고 교반시 초기에는 P과 Sr의 첨가에 의해 초정 Si입자가 미세화 되었으나 교반이 지속되어 가면서 이러한 경향은 감소하였으며 구상에 가까운 형태로 변화 하였는데, 이는 교반이 지속되면서 첨가 원소의 효과보다 교반 자체의 미세조직 변화 기구에의 의존도가 높 아지기 때문인 것으로 사료된다. 냉각속도를 달리한 쐐기 형상에서의 금형에서 주조된 미세 조직을 관찰한 결과 냉각속도가 느릴 때에만 첨가원소의 영향이 나타났으며, 반고상 온도 유지 후 초정 크기에는 큰 변화가 없었으나 $\alpha$-halo가 형성되고 미세한 Si입자가 생성되었 다. 이는 입자 크기의 성장에 따른 주위의 농도구배로 인해 생성된 것으로 사료된다. 압연시 첨가원소는 핵생성과 재결정을 촉진시켜 초정 Si의 크기를 크게 감소시켰다. 반용융 처리시 초정 Si입자는 약간 성장하였으며, $\alpha$-halo도 생성되었다. 압출한 시료를 반용융 처리한 경 우 Si입자의 형상 변화는 거의 없었으며, Si입자에 형성되어 있던 산화막이 기지와 초정 Si 압자간의 확산장벽으로 작용하여 $\alpha$-halo가 거의 생성되지 않았다. 반응고 교반시 미세조직 변화 기구로는 취성파괴, 합체, 마모를 제안하였으며, 각 공정에서의 초정 Si결정의 크기를 비교하였을 때 45$\mu\textrm{m}$ 이하의 분말을 섞어 압출하였을 때 가장 작은 초정 Si입자 크기를 얻음 을 볼 수 있었다.

• Journal of Welding and Joining
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• 제25권5호
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• pp.45-50
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• 2007

The Ni-base superalloy GTD111 DS is used in the first stage blade of high power land-based gas turbines. Advanced repair technologies of the blade have been introduced to the gas turbine industry over recent years. The effect of the filler metal powder on Transient Liquid Phase bonding phenomenon and tensile mechanical properties was investigated on the GTD111 DS superalloy. At the filler metal powder N series, the base metal powders fully melted at the initial time and a large amount of the base metal near the bonded interlayer was dissolved by liquid inter metal. Liquid filler metal powder was eliminated by isothermal solidification which was controlled by the diffusion of B into the base metal. The solids in the bonded interlayer grew from the base metal near the bonded interlayer inward the insert metal during the isothermal solidification. The bond strength of N series filler metal powder was over 1000 MPa. and ${\gamma}'$ phase size of N series TLP bonded region was similar with base metal by influence of Ti, Al elements. At the insert metal powder M series, the Si element fluidity of the filler metal was good but microstructure irregularity on bonded region because of excessive Si element. Nuclear of solids formed not only from the base metal near the bonded interlayer but also from the remained filler metal powder in the bonded interlayer. When the isothermal solidification was finished, the content of the elements in the boned interlayer was approximately equal to that of the base metal. But boride and silicide formed in the base metal near the bonded interlayer. And these boride decreased with the increasing of holding time. The bond strength of M series filler metal powder was about 400 MPa.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2009년도 제38회 동계학술대회 초록집
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• pp.236-236
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• 2010

알루미늄 자체에 대한 질화 기술의 어려움 때문에 현재까지는 AlN 분말을 이용한 소결 공정을 통하여 주요 부품의 제작이 되어 왔으며. Al 질화 기술보다는 아노다이징과 같은 표면 산화 공정 또는 도금과 같은 기술이 선호되어 왔다. 알루미늄 질화 기술이 잘 사용되지 않았던 이유는 알루미늄 표면에 2 5 nm 두께로 존재하는 치밀한 산화층의 높은 안정성 때문에 질화반응이 어렵기 때문이다. 이 알루미늄 산화물의 안정성은 질화물에 비교하여 5 배까지 높으며, 이런 경향은 온도가 높아짐에 따라 더욱 커지기 때문이다. 특히, 알루미늄의 낮은 기계적 물성을 향상시키기 위해서는 충분히 깊은 두께로 형성되어야 할 필요성이 높으나 알루미늄에 대한 질소의 고용도가 거의 없고 확산 계수가 매우 낮기 때문에 충분히 두꺼운 질화층의 형성이 어렵기 때문이다. 결국, 알루미늄 질화가 가능하기 위해서는 표면의 산화층을 없애야 하며, 알루미늄이 AlN이 되려는 속도는 $Al_2O_3$를 만드려는 속도보다 매우 느리므로, 잔존 산소량을 최소화 할 필요성이 있어서 고진공 분위기에서 처리되어야 한다. 일반적으로 알루미늄 질화를 위해서는 $10^{-6}\;torr$ 이하의 고진공도의 챔버가 필요하며 고순도의 반응 가스를 사용하여야 한다. 그러나 이러한 고진공하에서는 낮은 이온밀도 때문에 신속질화가 기존의 공정시간인 20시간동안, AlN층이 5um이하로 형성되었다. 본 연구에서, 알루미늄의 질화에 있어서, 표면층에 높은 전류를 걸어주어, 용융상태로 만들어주는 것이 좋다는 연구 결과를 얻었으며, 이를 토대로 신속질화를 위하여 전류밀도(전력량)에 따라 알루미늄 질화층의 형성 정도를 연구하였다. SEM, EDS, XRD등을 통해 Al의 표면에 플라즈마 질화를 통해 Al에 질소의 함유량이 증가하는 것을 확인하였으며 광학현미경을 통해 질화층의 두께와 표면조직을 확인하였다. Al 시편의 표면을 효과적으로 활성화할 수 있는 $400^{\circ}C$ 이상의 온도에서 전류밀도(전력량)와 시간의 변화에 따라 질화층이 효과적으로 형성되는 조건과 시간에 따라 두께가 증가하는 경향을 확인할 수 있었다. 이러한 신속 질화 공정을 통해 2시간 이내의 질화를 통해 40um이상의 AlN층을 형성할 수 있었다.

• 대한금속재료학회지
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• 제48권11호
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• pp.995-1002
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• 2010

This study investigated the effect of process temperature on the alloying process during synthesis of $Sm_2Fe_{17}$ powder from ball-milled samarium oxide ($Sm_2O_3$) powders and a solid reducing agent of calcium hydrides ($CaH_2$) using iron nanopowder (n-Fe powder) by a reduction-diffusion (R-D) process. The $n-Fe-Sm_2O_3-CaH_2$ mixed powders were subjected to heat treatment at $850{\sim}1100^{\circ}C$ in $Ar-H_2$ for 5 h. It was found that the iron nanopowders in the mixed powders are sintered below $850^{\circ}C$ during the R-D process and the $SmH_2$ is synthesized by a reduced Sm that combines with $H_2$ around $850^{\circ}C$. The results showed that $SmH_2$ is able to separate Sm and $H_2$ respectively depending on an increase in process temperature, and the formed $Sm_2Fe_{17}$ phase on the surface of the sintered Fe nanopowder agglomerated at temperatures of $950{\sim}1100^{\circ}C$ in this study. The formation of the $Sm_2Fe_{17}$ layer is mainly due to the diffusion reaction of Sm atoms into the sintered Fe nanopowder, which agglomerates above $950^{\circ}C$. We concluded that nanoscale $Sm_2Fe_{17}$ powder can be synthesized by controlling the diffusion depth using well-dispersed Fe nanopowders.

• 한국재료학회지
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• 제10권4호
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• pp.312-316
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• 2000

HIP처리가 가스터빈 고정익 등 고온부품에 적용되는 열차폐 코팅층의 접착강도 및 고온특성에 미치는 영향을 조사하였다. 시편은 IN738LC 초합금 표면에 8wt%Y$_2$O$_3$-$ZrO_2$분말을 플라즈마 용사법으로 코팅한 후 $1200^{\circ}C$, 100MPa의 고온, 고압에서 4시간 동안 HIP 처리하여 준비하였다. 실험결과 HIP 처리된 코팅의 경우 미세균열과 기공이 상당량 감소하였으며 EDX분석을 통해 계면에서 원자간 상호확산이 발생한 것을 확인하였다. 이러한 코팅층의 치밀화 및 상호확산으로 인해 HIP처리된 코팅층의 접착강도는 48% 이상 크게 증가하였으며 조직 또한 균질화 되었다. 반면 가열과 냉각이 반복되는 환경에서 코팅층의 내구력은 HIP 처리된 경우가 다소 저하되었다. 이는 코팅과 모재와의 열팽창 차이로 인한 변형을 완화시켜주는 기공과 미세균열이 감소되었기 때문으로 판단된다.