• 제목/요약/키워드: Dissociation energy

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파형 결정립계 생성이 보론 편석 및 액화거동에 미치는 영향 (The Formation of Serrated Grain Boundaries and Its Influence on Boron Segregation and Liquation Behavior)

  • 홍현욱;김인수;최백규;유영수;조창용
    • 대한용접접합학회:학술대회논문집
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    • 대한용접접합학회 2010년도 춘계학술발표대회 초록집
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    • pp.73-73
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    • 2010
  • 합금원소가 다량 첨가된 고합금강, 스테인리스강, Ni기 초내열합금 등은 용접시 혹은 후열처리 동안 열영향부 (HAZ: heat-affected-zone)에서 결정립계를 따라서 액화균열이 종종 발생한다. 이러한 액화균열은 급속한 가열시 HAZ의 결정립계가 국부적으로 용융되어 액상필름을 형성하고, 냉각시 수축으로 인한 인장구속응력에 의해 필름을 따라서 균열이 발생하여 생성된다. HAZ 결정립계 액화는 탄화물, 황화물, 인화물, 보론계 화합물 등이 급가열시 기지와의 반응에 의해 표피 액상을 형성하는 조성적 액화 (constitutional liquation)에 의한 액상의 결정립계 침투로 설명되거나, 결정립계 자체의 용융점을 상당량 낮추는 보론(B), 인(P), 황(S)등의 편석에 의한 국부적 입계 용융으로 주로 연관 지어 해석한다. HAZ 액화균열은 고온 입계균열 현상이므로, 결정립계의 특성에 따라 크게 영향을 받으며 결정립계 character 설계에 의해 액화균열 저항성을 개선시킬 수 있음을 유추할 수 있다. 한편, 본 연구자들은 최근 Ni기 초내열합금에 있어 입계 serration 현상을 새롭게 발견하였으며, 이론적 접근법을 통해 serration을 위한 특별한 열처리 방법을 개발하였다. 형성된 파형입계는 결정학적인 관점에서 조밀 {111} 입계면을 갖도록 분해 (dissociation)되어 낮은 계면에너지를 갖게 됨을 확인하였으며, 입계형상 변화뿐만 아니라 탄화물 특성변화까지 유도하여 크리프 수명을 기존대비 약 40% 정도 향상시킴을 확인하였다. 본 연구에서는 이러한 직선형 입계 대비 'special boundary'로 간주되는 파형입계가 도입될 경우, 보론 편석 및 HAZ 액화거동에 미치는 영향을 고찰하고자 하였다. SIMS (secondary ion mass spectrometry)를 이용하여 열처리 직후 결정립계 보론편석 정도를 비교하였다. 파형입계 시편의 경우, 일반직선형 시편에 비해 결정립계에 보론편석 저항성이 우수함을 확인할 수 있었다. 재현 HAZ 열사이클 시험을 통해 미세조직을 정량적으로 분석하였다. 파형입계 시편 및 일반직선형 시편 모두 최고온도 $1060^{\circ}C$이상부터 입계 탄화물이 기지내로 완전 용해되고 입계가 액화되기 시작하였다. 최고온도별로 입계액화비율을 정량적으로 비교한 결과, 파형입계가 직선입계 대비 훨씬 낮음을 확인할 수 있었으며, 때때로 액화된 필름이 입계를 따라 전파되지 않고 부분적으로 단락되어 있음이 관찰되었다. 액화시험 후 투과전자현미경을 이용한 EDS (energy dispersive spectrometry) 분석을 통해 결정립계 액화의 주요원인은 입계 $M_{23}C_6$의 조성적 액화반응 보다는 보론 편석 (원자 및 $M_{23}(CB)_6$)으로 인한 결정립계 국부용융이 더 유력함을 유추할 수 있었다. 따라서 상기 결과로부터 입계구조가 안정되어 계면에너지가 낮은 파형입계가 보론편석에 대한 저항성이 우수하였으며, 이러한 결과는 액화 저항성에 대응되어 영향을 미침을 알 수 있었다. 게다가 파형입계에 액상 필름이 생성되더라도 낮은 계면에너지에 의해 비롯된 상대적으로 낮은 적심성 (wettability)에 의해 필름이 쉽게 전파되지 않음을 'Smith 입계 wetting 이론'을 이용하여 해석할 수 있었다.

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고진공 상태에서 아닐린과 o-클로로 아닐린 용액중 브롬화갈륨과 브롬화에탄과의 착물형성에 관한 연구 (The Study on Complex of Gallium Bromide with Ethyl Bromide in Aniline and in o-Chloroaniline under High Vacuum)

  • 김영철;김세경;구덕자;임종완
    • 대한화학회지
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    • 제35권5호
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    • pp.480-486
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    • 1991
  • 아닐린 및 o-클로로아닐린 용액내에서 브롬화에탄의 용해도를 5, 1.5$^{\circ}$ 및 25$^{\circ}$C에서 브롬화칼륨이 존재할 때와 존재하지 않을 때의 두 경우에 대하여 각각 측정하여 보았다. 브롬화칼륨이 존재하지 않을 때에 o-클로로아닐린에서 브롬화에탄의 용해도가 아닐린에서 보다 크다. 이것은 브롬화에탄과 o-클로로아닐린의 상호작용이 아닐린보다 더 강하다는 것을 나타낸다. 그리고 브롬화칼륨이 존재할 경우에는 용액내에서 브롬화에탄과 브롬화칼륨이 불안정한 착물이 생성된다. 이 착물을 여러 경우로 가정하여 계산하여 본 결과 1:1 착물일 때, 불안정 상수 K값이 비교적 일정한 값을 나타내었다. 그러므로 1:1 착물 $C_2H_5Br[\cdot}GaBr_3$가 형성됨을 알았으며, 이 착물은 용액내에서 다음 평형식에 의해서 이루어진다고 본다. $C_2H_5Br{\cdot}GaBr_3\;{\rightleftharpoons}\;C_2H_5Br+1/2Ga_2Br_6$ 브롬화칼륨과 브롬화에탄의 착물의 불안정도를 이와 대응하는 브롬화메탄과 비교하여 보았다. 또한 이 착물의 해리에 대한 엔탈피, 자유에너지 및 엔트로피 변화도 산출하였다.

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고진공 상태에서 니트로벤젠과 m-크실렌용액중 요오드화갈륨과 1-요오드화프로판과의 상호작용 (The Interaction of Gallium Iodide with n-Propyl Iodide in Nitrobenzene and m-Xylene on High Vacuum)

  • 김영철;구덕자
    • 대한화학회지
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    • 제35권4호
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    • pp.301-307
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    • 1991
  • 니트로벤젠 및 m-크실렌 용액내에서 1-요오드화프로판의 용해도를 8$^{\circ}$, 15$^{\circ}$및 25$^{\circ}C$에서 요오드화칼륨이 존재할 때와 존재하지 않을 때의 두 경우에 대하여 각각 측정하여 보았다. 요오드화칼륨이 존재하지 않을 때에 m-크실렌에서 1-요오드화프로판의 용해도가 니트로벤젠에서 보다 크다. 이것은 1-요오드화프로판과 m-크실렌의 상호작용이 니트로벤젠보다 더 강하다는 것을 나타낸다. 그리고 요오드화칼륨이 존재할 경우에는 용액내에서 1-요오드화프로판과 요오드화칼륨이 불안정한 착물이 생성된다. 이 착물을 여러 경우로 가정하여 계산하여 본 결과 1:1 착물일 때, 불안정 상수 K값이 비교적 일정한 값을 나타내었다. 그러므로 1:1 착물 n-C$_3H_7I{\cdot}GaI_3$가 형성됨을 알았으며, 이 착물은 용액내에서 다음 평형식에 의해서 이루어 진다고 본다. n-C$_3H_7I{\cdot}GaI_3{\rightleftharpoons}n-C_3H_7I+1/2Ga_2I_6$ 요오드화칼륨과 1-요오드화프로판의 착물의 불안정도를 이와 대응하는 요오드화메틸과 비교하여 보았다. 또한 이 착물의 해리에 대한 엔탈피, 자유에너지 및 엔트로피 변화도 산출하였다.

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Manganese and Iron Interaction: a Mechanism of Manganese-Induced Parkinsonism

  • Zheng, Wei
    • 한국환경성돌연변이발암원학회:학술대회논문집
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    • 한국환경성돌연변이발암원학회 2003년도 추계학술대회
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    • pp.34-63
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    • 2003
  • Occupational and environmental exposure to manganese continue to represent a realistic public health problem in both developed and developing countries. Increased utility of MMT as a replacement for lead in gasoline creates a new source of environmental exposure to manganese. It is, therefore, imperative that further attention be directed at molecular neurotoxicology of manganese. A Need for a more complete understanding of manganese functions both in health and disease, and for a better defined role of manganese in iron metabolism is well substantiated. The in-depth studies in this area should provide novel information on the potential public health risk associated with manganese exposure. It will also explore novel mechanism(s) of manganese-induced neurotoxicity from the angle of Mn-Fe interaction at both systemic and cellular levels. More importantly, the result of these studies will offer clues to the etiology of IPD and its associated abnormal iron and energy metabolism. To achieve these goals, however, a number of outstanding questions remain to be resolved. First, one must understand what species of manganese in the biological matrices plays critical role in the induction of neurotoxicity, Mn(II) or Mn(III)? In our own studies with aconitase, Cpx-I, and Cpx-II, manganese was added to the buffers as the divalent salt, i.e., $MnCl_2$. While it is quite reasonable to suggest that the effect on aconitase and/or Cpx-I activites was associated with the divalent species of manganese, the experimental design does not preclude the possibility that a manganese species of higher oxidation state, such as Mn(III), is required for the induction of these effects. The ionic radius of Mn(III) is 65 ppm, which is similar to the ionic size to Fe(III) (65 ppm at the high spin state) in aconitase (Nieboer and Fletcher, 1996; Sneed et al., 1953). Thus it is plausible that the higher oxidation state of manganese optimally fits into the geometric space of aconitase, serving as the active species in this enzymatic reaction. In the current literature, most of the studies on manganese toxicity have used Mn(II) as $MnCl_2$ rather than Mn(III). The obvious advantage of Mn(II) is its good water solubility, which allows effortless preparation in either in vivo or in vitro investigation, whereas almost all of the Mn(III) salt products on the comparison between two valent manganese species nearly infeasible. Thus a more intimate collaboration with physiochemists to develop a better way to study Mn(III) species in biological matrices is pressingly needed. Second, In spite of the special affinity of manganese for mitochondria and its similar chemical properties to iron, there is a sound reason to postulate that manganese may act as an iron surrogate in certain iron-requiring enzymes. It is, therefore, imperative to design the physiochemical studies to determine whether manganese can indeed exchange with iron in proteins, and to understand how manganese interacts with tertiary structure of proteins. The studies on binding properties (such as affinity constant, dissociation parameter, etc.) of manganese and iron to key enzymes associated with iron and energy regulation would add additional information to our knowledge of Mn-Fe neurotoxicity. Third, manganese exposure, either in vivo or in vitro, promotes cellular overload of iron. It is still unclear, however, how exactly manganese interacts with cellular iron regulatory processes and what is the mechanism underlying this cellular iron overload. As discussed above, the binding of IRP-I to TfR mRNA leads to the expression of TfR, thereby increasing cellular iron uptake. The sequence encoding TfR mRNA, in particular IRE fragments, has been well-documented in literature. It is therefore possible to use molecular technique to elaborate whether manganese cytotoxicity influences the mRNA expression of iron regulatory proteins and how manganese exposure alters the binding activity of IPRs to TfR mRNA. Finally, the current manganese investigation has largely focused on the issues ranging from disposition/toxicity study to the characterization of clinical symptoms. Much less has been done regarding the risk assessment of environmenta/occupational exposure. One of the unsolved, pressing puzzles is the lack of reliable biomarker(s) for manganese-induced neurologic lesions in long-term, low-level exposure situation. Lack of such a diagnostic means renders it impossible to assess the human health risk and long-term social impact associated with potentially elevated manganese in environment. The biochemical interaction between manganese and iron, particularly the ensuing subtle changes of certain relevant proteins, provides the opportunity to identify and develop such a specific biomarker for manganese-induced neuronal damage. By learning the molecular mechanism of cytotoxicity, one will be able to find a better way for prediction and treatment of manganese-initiated neurodegenerative diseases.

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Nd2Fe14B 화합물 결정의 산화 및 보자력에 관한 연구 (Study on Oxidation and Coercivity of Nd2Fe14B Compound Crystal)

  • 권해웅;유지훈
    • 한국자기학회지
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    • 제22권3호
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    • pp.85-90
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    • 2012
  • $Nd_2Fe_{14}B$ 화합물 결정의 산화 및 미세 $Nd_2Fe_{14}B$ 결정입자의 보자력에 미치는 산화의 영향을 조사하였다. $Nd_2Fe_{14}B$ 화합물 결정의 산화속도는 $Nd_{15}Fe_{77}B_8$ 합금 잉곳 중의 과잉 성장시킨 $Nd_2Fe_{14}B$ 결정립을 이용하여 조사하였다. $Nd_2Fe_{14}B$ 화합물 결정의 산화는 이 결정상의 ${\alpha}$-Fe, $Fe_3B$, 및 Nd 산화물 복합상으로의 분해에 의해 일어 났다. $Nd_2Fe_{14}B$ 화합물 결정의 산화속도는 결정 방위와는 무관하였다. 산화반응 속도 식은 단순한 직선관계로 나타났다. $Nd_2Fe_{14}B$ 화합물 결정의 산화에 대한 활성화에너지는 약 26.8 kJ/mol로 계산되었다. HDDR 처리한 $Nd_{15}Fe_{77}B_8$ 합금을 볼밀링하여 임계단자구 크기에 유사한 미세한 $Nd_2Fe_{14}B$ 결정입자를 제조하고, 이 입자들을 이용하여 보자력에 미치는 산화의 영향을 조사하였다. 임계단자구 크기에 유사한 미세한 $Nd_2Fe_{14}B$ 결정입자(${\fallingdotseq}0.3\;{\mu}m$)는 9 kOe 이상의 높은 보자력을 가졌다. 그러나, 이 보자력은 공기 중에서 온도 상승에 따라 급격하게 저하하였다($200^{\circ}C$에서 2 kOe 이하). 이러한 급격한 보자력의 감소는 산화에 의해 미세 입자의 표면에 형성된 연자성 ${\alpha}$-Fe 및 $Fe_3B$ 상 때문으로 판단되었다.