• 한국결정성장학회지
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• 제29권6호
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• pp.308-316
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• 2019

전자빔 물리기상증착기술(EBPVD)은 주상형 성장거동과 같이 고온에서의 구조 안정성에 기여할 수 있는 특성으로 인해 터빈블레이드 등과 같은 항공기 엔진 고온부품의 열차폐 코팅(TBC) 제조기술로 개발되어 상용화된 기술이다. 전자빔 증착으로 열·기계적 특성이 상용화 가능한 수준에 만족하는 고품질 열차폐 코팅제조를 위해서는 성장거동, 균일두께형성 등과 같은 구조적 요소의 제어가 반드시 수반되어야 한다. 본 연구에서는 실품형상에 근사한 터빈 블레이드 mock-up에 대한 기하학적 코팅인자 조건에 따른 7YSZ(7 wt% 이트리아 안정화 지르코니아) 열차폐 코팅의 성장거동과 구조변화를 고찰하였으며, 전산모사 기법을 활용한 기하학적 코팅인자 조건에 따른 코팅성장거동 모델링을 수행하여 실제 코팅결과와 비교하였다.

• 한국분말재료학회지
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• 제22권6호
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• pp.413-419
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• 2015

Lanthanum zirconate, $La_2Zr_2O_7$, is one of the most promising candidates for next-generation thermal barrier coating (TBC) applications in high efficient gas turbines due to its low thermal conductivity and chemical stability at high temperature. In this study, bulk specimens and thermal barrier coatings are fabricated via a variety of sintering processes as well as suspension plasma spray in lanthanum zirconates with reduced rare-earth contents. The phase formation, microstructure, and thermo-physical properties of these oxide ceramics and coatings are examined. In particular, lanthanum zirconates with reduced rare-earth contents in a $La_2Zr_2O_7-4YSZ$ composite system exhibit a single phase of fluorite or pyrochlore after fabricated by suspension plasma spray or spark plasma sintering. The potential of lanthanum zirconate ceramics for TBC applications is also discussed.

• 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.

• 비파괴검사학회지
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• 제29권5호
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• pp.450-457
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• 2009

열차폐 코팅 시편에 대하여 열충격을 주기적으로 가한 후 발생하는 결함을 관찰하였다. 실험에 사용 된 열차폐 코팅 시편은 인코넬-738로 제작된 모재 위에 CoNiCrAlY 본드 코팅층과 $ZrO_2-8wt%Y_2O_3$ 세라믹탑 코팅층이 플라즈마 용사 방법으로 올려진 형태로 되어있다. 열충격 시험은 $1000^{\circ}C$의 고온으로 가열했다가 상온으로 급격하게 냉각시키는 가혹한 조건으로 실행되었고, 사이클 수가 증가함에 따라 열충격의 피로도 또한 증가하였다. 시험후 시편 내부의 미세 조직 변화와 결함을 전자현미경으로 관찰하고, 시편의 기계적인 특성을 측정하여 그 변화 양상을 살펴보았다. 열충격 주기실험후 본드 코팅층과 세라믹 탑 코팅층 사이에 발생하는 TGO 산화물층에 대한 변화 양상과 이에 대한 와전류 신호를 측정하여 TGO층 성장 거동의 비파괴적인 평가를 위한 실험을 진행하였다. 본 연구를 통하여 마이크로 단위의 TGO층에 대한 와전류검사의 적용 가능성을 확인하고 열차폐 코팅의 수명을 예측할 수 있는 가능성을 제시하였다.

• 한국기계가공학회지
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• 제13권6호
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• pp.1-7
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• 2014

Gas turbines for generation are operated under high temperatures, high pressures and in corrosive environments for long periods of time. This environment causes serious damage to these parts. Therefore, the material, coating, and cooling technology used with a gas turbine are important factors with regard to turbine blade development. One method that can be used to protect a product from harsh conditions is the coating technology. A turbine blade undergoes very aggressive thermal stress and experiences high-temperature fatigue. In order to reduce the surface temperature of the components and protect the blade from high-temperature flames, a thermal barrier coating (TBC) is applied to its substrate. This study confirms the applicability of an inspection system for the turbine blade coating layer using an artificial heat source.

• 한국표면공학회지
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• 제49권6호
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• pp.604-611
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• 2016

In order to comply with demand for high efficient gas turbines operating at higher temperatures, considerable amounts of research efforts have been performed with searching for the next-generation thermal barrier coatings (TBCs) with respect to coating materials as well as processing methods. In this study, thermal barrier coatings in the $(La_{1-x}Gd_x)_2Zr_2O_7$ system, which is one of the most versatile materials replacing yttria-stabilized zirconia (YSZ), are fabricated by suspension plasma spray with suspension made of synthesized powders via solidstate reaction. Dense, $100{\sim}400{\mu}m$ thick coatings of fluorite-phase zirconate with moderate amount of segmented microstructures are obtained by using suspension plasma spray. Phase formation and thermal diffusivity are characterized with coating compositions. The feasibility of $(La_{1-x}Gd_x)_2Zr_2O_7$ coatings for TBC applications is also discussed.

• 한국정밀공학회:학술대회논문집
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• 한국정밀공학회 2006년도 추계학술대회 논문집
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• pp.621-662
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• 2006

• 한국표면공학회:학술대회논문집
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• 한국표면공학회 2001년도 추계학술발표회 초록집
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• pp.57-59
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• 2001

• 한국재료학회지
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• 제8권6호
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• pp.505-512
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• 1998

플라즈마 용사법을이용하여 AISI 316 스테인레스 금속모재에 0.1mm 두께의 $NiCrAlCoY_{2}O_{3}$금속 결합층과 0.3mm 두께의 $ZrO_{2}(8wt%Y_{2}O_3$) 세라믹층으로 구성된 이층 단열코팅층을 제조하였다. 코팅층의 미세조직, 금속결합층의 산화를 고찰하였으며, $900^{\circ}C$에서 등은 시험과 열반복시험 후, 접합강도시험을 통하여 코팅층의 단사정 상은 열처리시간이 길어질수록 약간 증가하였다. 또한 비변태성 t'의 c/a는 용사상태에서 1.0099이였으며, 100시간 열처리 후에는 1.0115로 약간 증가하였다. 그리고 용사층의 접합강도는 열처리 시간이 길어질수록 감소하였다. 등온열처리 후에는 1.0115로 약간 증가하였다. 그리고 용사층 의 접합강도는 열처리 시간이 길어질수록 감소하였다. 등온열처리 후, 파괴는 주로 세라믹층에서 일어났으며, 반복 열처리되 시편에서는 10회 이후 대부분 금속결합층/세라믹층의 계면에서 일어났다.

• 한국세라믹학회지
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• 제44권7호
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• pp.387-392
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• 2007

Thermal conductivities in $La_2Ce_2O_7-Gd_2Ce_2O_7-Y_2Ce_2O_7$ ternary system have been investigated. Pyrochlore phases formed at all ternary compositions and their sinterbilities were decreased with La addition. Thermal conductivities showed a minimum value at $La_2Ce_2O_7$ with moderate increases as $Y^{3+}$ and $Gd^{3+}$ ions replaced $La^{3+}$. Thermal expansion anomaly observed in $La_2Ce_2O_7$, which might be detrimental to TBC application, were suppressed by $Y^{3+}$ and $Gd^{3+}$ additions, with resultant thermal conductivities, $1.3{\sim}1.5 W/mK$ at $1000^{\circ}C$.