The carbide growth behavior of MAR-M247 LC alloy was investigated by directional solidification and quench method. The carbide volume fraction, trapping and growth behavior were correlated with the growth rate. It was found that the carbide volume fraction decreases at slower growth rate. This decreasing was caused by lower solid-liquid interface trapping ability at the slower growth rate.
Domain structures of LiNbO3 crystals grown by Czochralski method were examined according to the growth axis and the rotational speed of crystals. Ring shape and split domain structures were revealed in Z-axis and Y-axis grown crystals respectively. It was found that the domain structures of grown crystals were closely related to the solid-liquid interface shape during growth.
The degree of purification and the macrostructure of high purity aluminium were studied through the alternate stirring method in order to improve the nonuniformity of solute concentration in the unidirectional stirring method. The $2^3$ factorial design was done to examine the effects of experimental factors more qualitatively. In the relatively low stirring speed of 1500 rpm with alternate stirring mode, the uniform solute profile and refined grain structure were obtained due to strong washing effect and turbulent fluid flow. It was induced by the transition of the momentum boundary layer by alternation of the stirrer. It was concluded from this study that the alternate stirring mode was more effective to obtain the uniformity of solute even in the stirring speed of 1500 rpm. But the degree of purification decreased below the critical alternating period. When 2N(99.8wt.%) aluminium was used as the starting material the morphology of solid-liquid showed the cellular shape and the columnar grains were inclined to the direction of rotation. This inclined grain growth resulted from the difference of relative velocities of solid and liquid. The inclined angle was increased as the stirring speed increased and solidification proceeded. In the case of 4N aluminium, there was no inclined grain growth and it was confirmed from the macrostructure and SEM work that the morphology of solid-liquid interface was planar. From the factorial design, it was found that the alternate stirring mode showed poorer purification effect than that of unidirectional stirring mode at low speed(500 rpm). In addition, the factor that had the most significant effect on the degree of purification was the stirring speed.
In laser full penetration welding process, full penetration hole(FPH) is formed as a result of force balance between the vapor pressure and the surface tension of the surrounding molten metal. In this work, a three-dimensional numerical model based on a conserved-mass level-set method is developed to simulate the transport phenomena during laser full penetration welding process, including full penetration keyhole dynamics. Ray trancing model is applied to simulate multi-reflection phenomena in the keyhole wall. The ghost fluid method and continuum method are used to deal with liquid/vapor interface and solid/liquid interface. The effects of processing parameters including laser power and scanning speed on the resultant full penetration hole diameter, laser energy distribution and energy absorption efficiency are studied. The model is validated against experimental results. The diameter of full penetration hole calculated by the simulation model agrees well with the coaxial images captured during laser welding of thin stainless steel plates. Numerical simulation results show that increase of laser power and decrease of welding speed can enlarge the full penetration hole, which decreases laser energy efficiency.
Bridgman-Stockbarger법에서 thermal screen의 역할을 하는 새로운 방법을 6inch 형석(CaF2) 단결정성장을 위하여 고안하였다. 본 방법으로 poly-grain으로의 성장과 내부 cavity, 그리고 solid-liquid(SL) interface를 제어할 수 있었다. Graphite pipe와 ceramic warmer를 사용하여 성장한 6inch의 CaF2 결정은 완전한 단결정으로 성장하였다. 이때의 조건은 2mm/hr의 성장속도, 성장구역에서의 $14^{\circ}C$/cm의 온도구배, 그리고 도가니의 conical tip에서 $1324^{\circ}C$의 온도를 나타내었다. 내부 cavity에 의해 발생되는 light scattering 현상은 성장속도를 감소시키거나 융액을 회전함으로써 제어할 수 있었다.
비공정조성 공정복합재료의 일방향응고시 나타나는 액상내의 자연대류가 응고후 공정복합재료의 조성에 미치는 영향을 조사하였다. 이를 위해 Al-Cu합금을 선택하여 액상내에서 발생되는 애류의 형태를 변화시키기 위하여 상향 및 하향 일방향응고를 실시하여 각 응고조건에 따른 공정복합재료의 Cu 용질농도를 측정하였으며, 일방향응고 중에 급냉응고하여 고액계면 전방의 용질농도분포와 열분석을 통해 온도분포를 실측하였다. 그 결과로 비공정조성 공정복합재료의 일방향응고시 나타나는 대류는 공정복합재료의 용질편석에 커다란 영향을 주었으며, 고액계면 전방에서 thermal convection과 solutal convection이 모두 발생하는 하향 일방향응고된 아공정 Al-Cu합금에서 용질편석이 가장 크게 나타났다. 과공정 Al-Cu합금에서 상향 일방향응고한 경우가 하향 일방향응고한 경우보다도 용질편석이 증가한 것으로 나타났다. 이것은 본 연구조건에서는 solutal convection이 thermal convection보다 용질편석에 더 커다란 영향을 주는 것으로 생각되었다. 공정복합조직으로 성장시 고액계면은 평활계면으로 성장하였으며, 고액계면에서 액상 쪽의 용질농도는 아공정이나 과공정합금에 관계없이 공정조성의 용질농도를 가지며, 고액계면에서의 온도는 커다란 과냉도 없이 거의 공정온도 부근이었다.
Grain-growth behavior in the $95Na_{1/2}Bi_{1/2}TiO_3-5BaTiO_3$ (mole fraction, NBT-5BT) system has been investigated with the addition of $Na_2CO_3$. When $Na_2CO_3$ is added to NBT-5BT, the growth rate is higher than desired and grains are already impinging each other during the initial stage of sintering. The grain size decreases as the sintering temperature increases. With the addition of $Na_2CO_3$, a liquid phase infiltrates the interfaces between grains during sintering. The interface structure can be changed to be more faceted and the interface migration rate can increase due to fast material transport through the liquid phase. As the sintering temperature increases, the impingement of abnormal grains increases because the number of abnormal grains increases. Therefore, the average grain size of abnormal grains can be decreased as the temperature increases. The phenomenon can provide evidence that grain coarsening in NBT-5BT with addition of $Na_2CO_3$ is governed by the growth of facet planes, which would occur via mixed control.
중온과 고온의 혐기성 연속회분식 공정(anaerobic sequencing batch reactor ; ASBR)에서 소화슬러지의 고액분리특성이 처리효율에 미치는 영향을 규명하고자 하였다. 연구결과 침전가능 고형물농도가 높은 도시하수슬러지 처리시 고액분리특성 및 고액분리형태가 전체처리의 안정성 및 처리효율에 상당한 영향을 미쳤다. 중온ASBR에서는 부상농축현상이 일어났으나, 고온ASBR에서는 중력농축에 의한 고액분리가 일어났으며, 상대적으로 고온 ASBR의 처리효율이 우수하였다. 그리고 수리학적 체류시간, cycle period 및 고액분리형태는 소화슬러지의 농축 특성과 임계 고형물농축을 지배하는 중요한 인자였다. 중온ASBR에서 고액분리 후 농축슬러지베드용적(thickened sludge bed volume)은 매우 중요한 운전 요소이며, 소화슬러지의 중력농축특성은 배출시 농축고형물의 유실현상과 침전시 계속적으로 발생하는 소화가스에 의한 슬러지계면의 파괴현상 및 슬러지베드의 불안전성을 야기시켜 처리효율을 감소시켰다. 중력농축의 경우 소화가스와 슬러지농축용적간의 상호작용(cyclic mutual effect)이 주기적으로 일어났으나, 부상농축에서는 이러한 현상이 일어나지 않았다.
보강토구조물은 흙과 보강재 사이에 큰 변형이 발생하며 보강토구조물의 파괴양상도 보강재의 미끄러짐이나 변형에 의해 지배되며, 때때로 보강재의 재료의 파괴보다는 미끄러짐에 의해 보강토구조물이 파괴되므로 큰변형이 발생하는 흙-보강재의 모델링이 필요하다. 고형 및 액체폐기물 매립장에 쓰이는 라인너 시스템은 매립장의 경사와 쓰레기하중에 의해 큰 변형이 발생하게 된다. 이러한 큰 변형의 문제는 기존의 접촉요소로써 모델링하는데 많은 제약 이 따른다. 본 논문에서는 이러한 흙과 토목섬유보강사이의 큰 만행을 모델링할 수 있는 접촉은소를 제안하였으며, 그 이론과 그 모델의 적용성에 대하여 논하였다.
SOI구조를 얻기 위한 방법의 한가지인 ZMR공정에 있어서 열전달은 계면의 위치와 모양을 결정하는 중요한 역할을 한다. 본 연구에서는 SOI구조를 얻기 위한 ZMR공정중의 열전달 공정을 모사할 수 있는 의사정상상태 2차원 ZMR모델을 수립하였다. 본 모델은 복사, 전도 그리고 대류 열전달을 포함하며, 고/액 계면의 위치를 결정한다. 모델로부터 구한 수치해는 실리콘 기판의 용융부에서의 유동장, 전체 SOR구조에서의 온도장 그리고 실리콘 박막과 기판에서의 고/액 계면의 위치를 포함한다. 여러 공정 변수들의 변화에 따른 온도장과 계면의 형상과 폭의 변화를 알아보았다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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