• 제목/요약/키워드: Si infiltration

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용융 Si 침윤법에 의해 제조된 반응소결 탄화규소 복합체에서 SiC 입자 크기의 영향 (The Effect of SiC Powder Size at Reaction Bonded SiC Composite Fabricated by a Molten Si Infiltration Method)

  • 윤성호;조경선;;정훈;김영도;박상환
    • 한국세라믹학회지
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    • 제45권8호
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    • pp.486-492
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    • 2008
  • Reaction bonded silicon carbide(RBSC) composite for heat-exchanger was fabricated by molten Si infiltration method. The raw materials with variable particle sizes were used in this experience. The finer the particle size in sintered silicon carbide was the more increasing 3-point bending strength and fracture toughness. As the adaptable particle sizes had been occupied interstice arising from packing sample, the mechanical properties were increased. In the PCS1-1 sample, the 3-point bending strength and fracture toughness were 323MPa and $4.9\;MPa{\cdot}m^{1/2}$, respectively.

반응소결 탄화규소 다공체의 기계적 특성 (Mechanical Properties of Porous Reaction Bonded Silicon Carbide)

  • 황성식;박상환;한재호;한경섭;김찬목
    • 한국세라믹학회지
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    • 제39권10호
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    • pp.948-954
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    • 2002
  • 차세대 발전 시스템에서 사용되는 고온 가스 필터용 지지층 소재를 제조하기 위하여 용융 Si 침윤 방법으로 기공율이 32∼36%, 주기공 크기가 37∼90 ${\mu}m$ 범위를 갖는 고강도 다공질 반응소결 탄화규소(RBSC)를 개발하였다. 반응소결 탄화규소 다공체의, 최대 파괴강도는 120MPa이었으며, 용융 Si 침윤 방법으로 제조된 반응소결 탄화규소 다공체에서는 SiC 입자 사이에 SiC/Si로 이루어진 기지상이 형성되어 있기 때문에 파괴 강도 및 열충격 특성이 점토 결합 탄화규소 다공체 보다 우수하였다. 반응소결 탄화규소 다공체의 기공율 및 기공 크기는 잔류 Si의 양 및 성형체에 사용한 SiC 입자 크기에 따라 다르게 나타났다.

LSI 공법으로 제작된 C/SiC 복합재의 압축거동 평가 (Compressive Fracture Behavior of C/SiC composite fabricated by Liquid Silicon Infiltration)

  • 윤동현;김재훈
    • 한국안전학회지
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    • 제33권1호
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    • pp.1-6
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    • 2018
  • The effects of the fiber direction, specimen size and temperature on the compressive strength of carbon fiber reinforced silicon carbide composite (C/SiC composite) manufactured by liquid silicon infiltration(LSI) is investigated. Tests were conducted in accordance with ASTM C 695 at room temperature and elevated temperatures. Experiments are conducted with two different specimens considering grain direction. With grain (W/G) specimens have a carbon fibers parallel to the load direction, but across grain (A/G) specimens have a perpendicular carbon fibers. To verify the specimen size effect of C/SiC composite, two types of specimens are manufactured. One has a one to two ratio of diameter to height and the other has a one to one ratio. The compressive strength of C/SiC composite increased as temperature rise. As specimens are larger, compressive strength of A/G specimens increased, however compressive strength of W/G decreased.

Y2O3 첨가 탄소 프리폼에 Si 용융 침투에 의해 제조한 반응 소결 탄화규소 (RBSC Prepared by Si Melt Infiltration into the Y2O3 Added Carbon Preform)

  • 장민호;조경식
    • 한국분말재료학회지
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    • 제28권1호
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    • pp.51-58
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    • 2021
  • The conversion of carbon preforms to dense SiC by liquid infiltration is a prospectively low-cost and reliable method of forming SiC-Si composites with complex shapes and high densities. Si powder was coated on top of a 2.0wt.% Y2O3-added carbon preform, and reaction bonded silicon carbide (RBSC) was prepared by infiltrating molten Si at 1,450℃ for 1-8 h. Reactive sintering of the Y2O3-free carbon preform caused Si to be pushed to one side, thereby forming cracking defects. However, when prepared from the Y2O3-added carbon preform, a SiC-Si composite in which Si is homogeneously distributed in the SiC matrix without cracking can be produced. Using the Si + C → SiC reaction at 1,450℃, 3C and 6H SiC phases, crystalline Si, and Y2O3 were generated based on XRD analysis, without the appearance of graphite. The RBSC prepared from the Y2O3-added carbon preform was densified by increasing the density and decreasing the porosity as the holding time increased at 1,450℃. Dense RBSC, which was reaction sintered at 1,450℃ for 4 h from the 2.0wt.% Y2O3-added carbon preform, had an apparent porosity of 0.11% and a relative density of 96.8%.

완전 탄소 프리폼으로부터 Si 용융 침투에 의해 제조한 반응 소결 탄화규소의 치밀화에 미치는 Y2O3 첨가량의 영향 (Effect of Y2O3 Additive Amount on Densification of Reaction Bonded Silicon Carbides Prepared by Si Melt Infiltration into All Carbon Preform)

  • 조경식;장민호
    • 한국재료학회지
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    • 제31권5호
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    • pp.301-311
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    • 2021
  • The conversion of all carbon preforms to dense SiC by liquid infiltration can become a low-cost and reliable method to form SiC-Si composites of complex shape and high density. Reactive sintered silicon carbide (RBSC) is prepared by covering Si powder on top of 0.5-5.0 wt% Y2O3-added carbon preforms at 1,450 and 1,500℃ for 2 hours; samples are analyzed to determine densification. Reactive sintering from the Y2O3-free carbon preform causes Si to be pushed to one side and cracking defects occur. However, when prepared from the Y2O3-added carbon preform, an SiC-Si composite in which Si is homogeneously distributed in the SiC matrix without cracking can be produced. Using the Si + C = SiC reaction, 3C and 6H of SiC, crystalline Si, and Y2O3 phases are detected by XRD analysis without the appearance of graphite. As the content of Y2O3 in the carbon preform increases, the prepared RBSC accelerates the SiC conversion reaction, increasing the density and decreasing the pores, resulting in densification. The dense RBSC obtained by reaction sintering at 1,500 ℃ for 2 hours from a carbon preform with 2.0 wt% Y2O3 added has 0.20 % apparent porosity and 96.9 % relative density.

침윤된 Si 및 성형체내 Carbon Source의 양이 반응소결 탄화규소 다공체의 기공률 및 파괴강도에 미치는 영향 (Effects of Amounts of Carbon Source and Infiltrated Si on the Porosity and Fracture Strength of Porous Reaction Bonded SiC)

  • 윤성호;;김영도;박상환
    • 한국세라믹학회지
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    • 제44권7호
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    • pp.381-386
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    • 2007
  • A porous reaction bonded silicon carbide (RBSC) was fabricated by a molten Si infiltration method. The porosity and flexural strength of porous RBSC fabricated in this study were dependent upon the amount of carbon source used in the SiC/carbon preform as well as the amount of Si infiltrated into the SiC/carbon preform. The porosity and flexural strength of porous RBSC were in the range of $20 vo1.{\sim}49 vo1.%$ and $38{\sim}61 MPa$, respectively. With increase of carbon contents and molten Si for infiltration, volume fraction of the pores was gradually decreased, and flexural strength was increased. The porous RBSCs fabricated with the same amount of molten Si show less residual Si around neck with increase of carbon source, as well as a new SiC was formed around neck which resulted in the decreased porosity and improvement of the flexural strength. In addition, decrease of the porosity and increase of the flexural strength were also obtained by increase of the amount of molten Si with the same amount of carbon source. However, it was found that the flexural strength of porous RBSC depends on the porosity rather than the amount of the newly formed SiC in neck phase between SiC particles used as a starting material.

IGCC용 반응소결용 SiC 고온 가스 필터 개발

  • 박상환;한재호;권혁보;최주홍
    • 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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    • 한국신재생에너지학회 2005년도 제17회 워크샵 및 추계학술대회
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    • pp.446-461
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    • 2005
  • 본 연구에서는 반응소결 탄화규소 다공질 지지체 개발을 위하여 SiC/C로 이루어진 성형체를 사용한 Si melt infiltration 공정 및 SiC/C/Si으로 이루어진 성형체를 사용하는 Si embedding 공정 개발이 이루어졌다. 개발된 반응소결 탄화규소 다공질 지지체의 기공률은 38% 이상이었으며 평균기공은 130 ${\mu}m$ 크기이었다. Si melt infiltration 방법으로 제조된 반응소결 탄화규소 다공질 지지체의 파괴강도는 상용 반응소결 탄화규소 지지체의 파괴강도보다 최대 200% 이상 높게 나타났다. 본 연구에서는 용융 Si의 침윤공정을 이용하여 반응소결 탄화규소 여과층을 갖는 반응소결 탄화규소 필터 및 그 제조공정이 개발되었다. 개발된 반응소결 탄화규소 필터의 필터 특성은 상용 탄화규소 필터의 필터 특성과 대체적으로 대등한 것으로 조사되었다.

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화학기상침착법에 의한 SiCf/SiC 복합체의 제조 (Fabrication of SiCf/SiC Composite by Chemical Vapor Infiltration)

  • 박지연;김대종;김원주
    • Composites Research
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    • 제30권2호
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    • pp.108-115
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    • 2017
  • $SiC_f/SiC$ 복합체를 제조하는 공정들 중에서 화학기상 침착(Chemical Vapor Infiltration) 공정은 저온에서 실형상이나 복잡한 형상을 제조할 수 있고, 기지상의 미세구조를 제어할 수 있으며, 고순도를 지닌 $SiC_f/SiC$ 복합체를 제조할 수 있는 효과적인 방법이다. 그러나 잔유 기공을 가지며 공정시간이 긴 단점이 있다. 기공률을 줄이고 효과적인 기지상 채움을 위하여 휘스커(whisker) 성장과 기지상 채움공정을 연속하여 수행하는 whisker growing assisted 화학기상침착공정이 개발되었다. 기지상 채움 전에 프리폼에 SiC 휘스커를 미리 성장시키면 섬유간이나 번들간에 존재하는 큰 기공을 작게 분할하여 기지상 채움 효율을 증진할 수 있다. 본 논문에서는 $SiC_f/SiC$ 복합체 제조를 위한 화학기상침착법공정의 기초와 일반적인 화학기상침착공정과 whisker growing assisted 화학기상침착공정으로 제조한 $SiC_f/SiC$ 복합체의 실험결과들을 간략히 서술하였다.

용융 Si 침윤에 의한 $Ti_3$$SiC_2$의 합성 (The Synthesis of $Ti_3$$SiC_2$by Si Melt Infiltration)

  • 이승석;박상환;임병선;권혁보;정윤중
    • 한국세라믹학회지
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    • 제37권11호
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    • pp.1114-1118
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    • 2000
  • Ti 및 C 입자로 이루어진 다공질 성형체에 용융 Si의 침윤 및 반응으로 새로운 Ti$_3$SiC$_2$합성공정이 개발되었다. 용융 Si 침윤에 의한 Ti$_3$SiC$_2$합성공정에서는 이제까지 연구된 합성방법 보다 넓은 조성 범위에서 Ti$_3$SiC$_2$의 합성이 이루어졌다. 용융 Si을 활성 매질로 사용한 Ti$_3$SiC$_2$의 합성에서는 성형체 조성, 원료 입자 크기 및 침윤되는 용융 Si의 양에 따라 합성되는 상 및 각 합성상의 양이 다르게 나타났다. Ti:Si:C=3:1:6 조성을 제외한 모든 조성의 시편에서 Ti$_3$SiC$_2$상이 합성되었으며, 일부 조성을 제외한 모든 조성의 시편에서 Ti$_3$SiC$_2$, TiC 및 SiC가 함께 합성되었다. 작은 Ti 입자로 이루어진 성형체를 사용하여 합성한 시편에서 Ti$_3$SiC$_2$상의 합성이 용이하게 이루어졌으며, 성형체 조성 및 침윤되는 Si의 양이 화학양론적으로 Ti$_3$SiC$_2$에 근접한 조성을 갖는 시편에서 Ti$_3$SiC$_2$를 높은 수율로 합성할 수 있었다.

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화학침착법과 고분자함침 열분해법의 복합공정으로 제조한 SiCf/SiC 복합체의 제조 공정에 따른 파괴거동 (Fracture Behaviors of SiCf/SiC Composites Prepared by Hybrid Processes of CVI and PIP)

  • 박지연;한장원;김대종;김원주;이세훈
    • 한국세라믹학회지
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    • 제51권5호
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    • pp.430-434
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    • 2014
  • $SiC_f$/SiC composites were prepared using the hybrid process of chemical vapor infiltration (CVI) and polymer impregnation and pyrolysis (PIP). Before the application of PIP, partially matrix-filled preform composites with different densities were fabricated by control of chemical vapor infiltration time and temperature. The changes of the final density of the $SiC_f$/SiC composites had a tendency similar to that of preform composites partially filled by CVI. Composites with lower density after the CVI process had a larger increment of density during the PIP process. Three types of microstructures were observed on the fractured surface of the composite: 1) well pulled-out fibers and lower density, 2) slightly pulled-out fibers and higher density, and 3) only bulk SiC. The different fractions and distributions of the microstructures could have an effect on the mechanical properties of the composites. In this study, $SiC_f$/SiC composites prepared using a hybrid process of CVI and PIP had density values in the range of $1.05{\sim}1.44g/cm^3$, tensile strength values in the range of 76.4 ~ 130.7 MPa, and fracture toughness values in the range of $11.2{\sim}13.5MPa{\cdot}m^{1/2}$.