• 제목/요약/키워드: microstructure hardness

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폐 상안정 지르코니아 분말로 제조한 소결체의 물성 연구 (Property of Sintered Y2O3-stabilized Zirconia from Scrap Powders)

  • 송오성;박종성;남경주
    • 한국산학기술학회논문지
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    • 제10권8호
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    • pp.1783-1788
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    • 2009
  • 스컬 공정으로 제조된 큐빅지르코니아에서 보석용으로 사용되는 부분 외에 일반적으로 버려지는 에지부 폐지르코니아를 분쇄하여 1550$^{circ}C$-2hr의 저온 소결 공정으로 소결한 소결체의 물성을 분석하여 재활용 가능성을 확인해보았다. 비교를 위한 새 지르코니아와 30 mol%-$Y_2O_3$ 혼합분말 (모두 1㎛ 길이의 셀룰러형)로 만든 소결체는 직경 $\sim$10㎛의 조밀 소결체가 결합된 형태를 보였으나, 1$\sim$30㎛의 크기 및 형태가 일정하지 않은 분말로 제조된 폐지르코니아 소결체는 $\sim$30㎛ 이상의 결정립을 가진 미세구조를 보였다. 새 지르코니아 혼합 분말로 만든 소결체는 cubic상인 $Y_2O_3$, $Z_{r0.8}O_{1.9}$와 monoclinic상인 $Z_rO_2$의 혼합상을 보였으나, 폐지르코니아 분말 소결체의 경우 tetragonal 단일상을 보임을 확인하였다. 폐지르코니아 소결체도 70 이상의 비커스 경도와 4.11 g/cc의 소결밀도를 보여서 구조재로 사용이 가능하였다.

진공 원심 주조를 이용한 Ti-48Al-2Cr-2Nb 합금 터보차저 터빈휠 제작 (Manufacturing of Ti-48Al-2Cr-2Nb Alloy Turbocharger Turbine Wheel by Vacuum Centrifugal Casting)

  • 박성준;주형규
    • 한국주조공학회지
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    • 제41권2호
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    • pp.127-131
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    • 2021
  • 고온 환경에 대한 우수한 특성을 바탕으로 산업 장비의 고온 재료에 Ti-48Al-2Cr-2Nb 합금이 사용된다. 본 연구에서는 Ti-48Al-2Cr-2Nb 합금 터보 차저 터빈 휠을 진공 원심 주조 방법으로 제작했다. 알루미나 몰드를 이용한 원심 주조시 터보 차저 터빈 휠 블레이드의 미스런 불량을 방지하기 위한 조건을 조사하였다. 진공 원심 주조로 제조된 합금의 미세 구조는 광학 현미경 (OM), 마이크로 비커스 경도 분석기 (HV), X- 선 회절 (XRD) 및 SEM-EDS로 연구하였다. 주조된 Ti-48Al-2Cr-2Nb 합금의 경도 및 SEM-EDS 결과는 산화층 (α- 케이스)의 두께가 일반적으로 50㎛ 미만임을 보여주었다. 예열 온도 1,100oC, RPM 260, 게이트 크기가 큰 알루미나 몰드의 경우 미스런 불량이 거의 없었다. 따라서 높은 예열 온도, 중간 RPM, 큰 게이트 크기 및 알파 케이스 형성 억제를 위한 알루미나 몰드를 통해 미스런이 적은 Ti-48Al-2Cr-2Nb 합금 터보 차저 터빈 휠을 얻을 수 있음을 확인했다.

최적 고속화염용사코팅 공정기술에 의하여 제조된 WC-CoCr 코팅의 마모 특성 (Wear Property of HVOF WC-CoCr Coating Manufactured by Optimal Coating Process)

  • 송기오;조동율;윤재홍;방위;윤석조;윤국태;서창희;황순영;하성식
    • 대한금속재료학회지
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    • 제46권6호
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    • pp.351-356
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    • 2008
  • Thermally sprayed tungsten carbide-based powder coatings are being widely used for a variety of wear resistance applications. The coating deposited by high velocity processes such as high velocity oxy-fuel (HVOF) thermal spraying is known to provide improved wear resistant property. In this study, optimal coating process (OCP) is obtained by the study of coating properties such as surface hardness, porosity, surface roughness and microstructure of 9 coatings prepared by Taguchi program for 3 levels of four spray parameters. The Friction and wear behaviors of HVOF WC-CoCr coating prepared by OCP, electrolytic hard chrome (EHC) plating and Inconel718 (In718) are investigated by reciprocating sliding wear test at $25^{\circ}C$, $450^{\circ}C$. Friction coefficients (FC) of all of the 3 samples are decreased as increasing sliding surface temperature from $25^{\circ}C$ to $450^{\circ}C$. FC of WC-CoCr decreases as increasing the surface temperature from $0.33{\pm}0.02$ at $25^{\circ}C$ to $0.26{\pm}0.02$ at $450^{\circ}C$, showing the lowest FC among the 3 samples. Wear trace (WT) and wear depth (WD) of WC-CoCr are smaller than those of EHC and In718 both at $25^{\circ}C$ and $450^{\circ}C$. These show that WC-CoCr is highly recommendable for protective coating on In718 and other metal components.

A novel approach for rice straw agricultural waste utilization: Synthesis of solid aluminosilicate matrices for cesium immobilization

  • Panasenko, A.E.;Shichalin, O.O.;Yarusova, S.B.;Ivanets, A.I.;Belov, A.A.;Dran'kov, A.N.;Azon, S.A.;Fedorets, A.N.;Buravlev, I. Yu;Mayorov, V. Yu;Shlyk, D. Kh;Buravleva, A.A.;Merkulov, E.B.;Zarubina, N.V.;Papynov, E.K.
    • Nuclear Engineering and Technology
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    • 제54권9호
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    • pp.3250-3259
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    • 2022
  • A new approach to the use of rice straw as a difficult-to-recycle agricultural waste was proposed. Potassium aluminosilicate was obtained by spark plasma sintering as an effective material for subsequent immobilization of 137Cs into a solid-state matrix. The sorption properties of potassium aluminosilicate to 137Cs from aqueous solutions were studied. The effect of the synthesis temperature on the phase composition, microstructure, and rate of cesium leaching from samples obtained at 800-1000 ℃ and a pressure of 25 MPa was investigated. It was shown that the positive dynamics of compaction was characteristic of glass ceramics throughout the sintering. Glass ceramics RS-(K,Cs)AlSi3O8 obtained by the SPS method at 1000 ℃ for 5 min was characterized by a high density of ~2.62 g/cm3, Vickers hardness ~ 2.1 GPa, compressive strength ~231.3 MPa and the rate of cesium ions leaching of ~1.37 × 10-7 g cm-2·day-1. The proposed approach makes it possible to safe dispose of rice straw and reduce emissions into the atmosphere of microdisperse amorphous silica, which is formed during its combustion and causes respiratory diseases, including cancer. In addition, the obtained is perspective to solve the problem of recycling long-lived 137Cs radionuclides formed during the operation of nuclear power plants into solid-state matrices.

0.36Mn이 함유된 구상흑연주철의 냉각조건에 따른 기계적 거동 고찰 (Effect of Post Solidification Cooling Condition on the Mechanical Behavior of the 0.36Mn Containing Ductile Iron)

  • 김석동;김성규
    • 한국주조공학회지
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    • 제41권4호
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    • pp.349-356
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    • 2021
  • 우수한 기계적 성질과 가격경쟁력을 갖는 구상흑연주철 합금 개발을 위해 Cu와 Sn을 소량 첨가한 고 Mn 구상흑연주철의 응고 후 냉각조건에 따른 미세조직과 기계적 특성을 분석하였다. 첨가원소인 Cu와 Sn의 경우 펄라이트 형성 촉진을 통한 인장특성 향상을 위해 선택하였다. 또한 물성에 미치는 냉각속도의 영향을 확인하기 위해, Mg 처리된 다양한 조성의 합금을 블록시편에 주입한 후 주형 내 냉각과 800℃에서 주형 해체 후 공랭의 두 가지 냉각 조건을 비교분석하였다. 주형 내 냉각 시편의 경우, 펄라이트 분율은 27-44%, 인장강도와 연신율은 각각 513-568N/mm2와 10.4-14.3%로 나타났다. 반면, 이른 형해체 공랭 시편의 경우에는 펄라이트 분율은 77~85%, 인장강도와 연신율은 각각 728~758N/mm2와 3.2~6.0% 이었다. 결론적으로, 소량의 Cu 및 Sn 함유 Mn 구상흑연주철의 공랭 시 괄목할만한 인장강도와 연신율의 증가를 확인할 수 있었다.

당알코올 첨가 스폰지 케이크의 품질특성 (Quality Characteristics of Sponge Cakes with Various Sugar Alcohols)

  • 이진경;오명숙
    • 한국식생활문화학회지
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    • 제25권5호
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    • pp.615-624
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    • 2010
  • This study was conducted to investigate the use of sugar alcohols as alternative sweeteners for replacing sucrose in sponge cake. The sponge cakes were prepared with only sucrose or a 50% replacement of sucrose with various sugar alcohols (erythritol, sorbitol, and xylitol). The specific gravity of cake batter containing only sucrose was significantly higher and the viscosity was significantly lower than those containing sugar alcohol (p<0.001). Among sugar alcohols, xylitol was the most similar to sucrose. The thermal characteristics, as assessed by differential scanning calorimetry, showed that sucrose delayed gelatinization of cake batter more than sugar alcohol, as the onset temperature and the peak temperature of cake batter containing only sucrose were higher than those containing sugar alcohol. The moisture content of cake containing sorbitol was the highest and that containing only sucrose was the lowest among cakes. The specific volume of cakes containing only sucrose and xylitol were higher and the baking loss rate of those were lower than other sugar alcohols. The volume and symmetry index of cake containing only sucrose were the highest among cakes (p<0.001), and xylitol was similar to sucrose for the above indices. The redness (a) and yellowness (b) values of crust containing only sucrose were significantly higher than those containing sugar alcohols (p<0.001). The a and b values of crumb containing erythritol were the lowest among cakes, showing a pale yellowish color. The microstructure, as assessed by scanning electron microscopy, showed that the cake containing only sucrose had more uniformly and finely distributed pores and a smoother cross section than that containing sugar alcohols. Cake containing xylitol was similar to cake containing only sucrose. Hardness, chewiness, and gumminess of cake containing only sucrose were higher than those containing sugar alcohols, whereas the adhesiveness of cakes containing sugar alcohols were higher than those containing only sucrose (p<0.01). Among sugar alcohols, xylitol was the most similar to sucrose in textural properties. In a sensory quality test, the tenderness and moistness of cakes containing sorbitol and erythritol were higher than those containing only sucrose and xylitol. The overall acceptance of cakes containing xylitol and only sucrose were higher than those containing sorbitol and erythritol (p<0.001). Thus, xylitol is more appropriate as a 50% replacement for sucrose than erythritol and sorbitol when preparing sponge cake.

선박용 강판의 수중 용접 최적화에 관한 연구 (Optimization for Underwater Welding of Marine Steel Plates)

  • 오세규
    • 수산해양기술연구
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    • 제20권1호
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    • pp.49-59
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    • 1984
  • 선박용 강판(KR Grade A-1, SWS41A, SWS41B)의 수중용접 최적화에 관한 연구결과를 요약하면 다음과 같다. 1. 국산 라임티타니아계 용접봉 피복제의 흡수속도는 약 60분에서 일정하게 되고, 침수시간 8분까지의 흡수속도는 약 0.15%/min 였으므로 40cm 용접기간중의 정미 흡수량은 약 0.22%미만에 불과하였다. 2. 위의 이유와 건조, 직접, 침수용접봉에 의한 대기중, 수상, 수중용접과 모재의 인장강도 및 미시조직 비교실험결과에 의하면, 수중용접시간이 8분이내의 충분히 짧은 때에는 강도상 건조된 직접용접봉의 사용이 가능할 것이다. 3. 용접조건이 수중용접비이드에 미치는 영향을 KR Grade A-1강판에 대하여 조사한 결과, 용접각도는 60$^{\circ}$, 용접전류는 160A정도, 용접봉지름은 4mm인 경우가 적합하며, 또한 비이드외관과 X-선검사에 의하면 일미나이트, 라임티타니아, 고산화티탄계 용접봉이 가장 적합하였다. 4. 위의 용접봉 종류와 각 지름에 대해 비이드외 관검사에 의한 적정 수중용접전류의 범위는 어느 일정 범위내에 제한되며, 용접봉지름의 증가에 따라 전류는 증가하는 경향이다. 5. 수중용접부의 용착금속부에 관한 기계적특성조사에 의하면, 인장강도와 항복강도는 입열량과 이차함수적 관계가 성립되고, 이음효율이 100% 이상의 범위가 존재하며, 충격치와 스트레인은 모재의 경우보다 낮으나 그 증가현상이 고입열량 범위에서 존재하므로, SWS41A에 대한 수중용접 최적입열량범위는 약 13~15KJ/cm이다. 한편, 인장-인장 편진 피로한도가 모재의 경우보다 높고, 충격치와 연신율을 고려하여 구한 최적입열량의 범위는 약 16~19KJ/cm로서, 피로강도를 높이기 위한 입열량은 정적 인장강도때보다 고입열량으로 수중용접해야 한다. 이때 모든 실험식의 신뢰성은 95%수준이다. 6. 수중용접부에 대한 X-선검사와 미시조직검사 및 경도분포조사에 의하면 용접결함은 발견되지 않았으며, 특히, 깊이 1mm 표층부의 모재측 열영향부와 본드(bond)와의 경계부근에 경도 Hv400 max으로서 미세 마르텐사이트, 베이나이트, 퍼얼라이트와 소량의 조대한 입계페라이트 조직이며 그 외의 부위는 퍼얼라이트와 페라이트 조직으로서, 수소취성영향의 극심한 경도증가 및 조직은 발견되지 않았다. 7. 위에서 구한 입열량의 최적범위 내에서의 제어에 의하여 수중용접 할 경우, 신뢰성 있는 용접품질의 최적화가 가능할 것이다.

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응고제에 따른 오징어 먹물 두부의 품질 특성 (Quality Characteristics of Cuttlefish Inky Tofu Prepared with Various Coagulants)

  • 박어진;안상희
    • 한국식생활문화학회지
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    • 제21권6호
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    • pp.653-660
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    • 2006
  • 오징어 먹물두부의 응고제 종류에 따른 품질 특성을 살펴본 결과는 다음과 같다. 먹물두부의 수율을 GDL 먹물두부가 가장 높았으며, $MgCl_2$, $CaCl_2$ 먹물두부가 낮은 수율을 나타내었다(p<0.001). 그러나 두부 순물의 양은 두부 수율고 반대였다. 먹물두부의 pH는 $MgCl_2$ 두부가 가장 높았고, $CaCl_2$ 두부가 pH가 가장 낮았다(p<0.001). 먹물 두부 순물의 pH도 두부의 pH와 같은 결과였다(p0.001). 먹물두부의 산도는 $CaCl_2$ 두부가 가장 높았고, 글루콘산 칼슘 먹물두부의 산도가 가장 낮아 유의적인 차이가 있었다(p<0.001). 먹물두부 순물의 탁도는 $CaSO_4$, 글루콘산 칼슘, $CaCl_2$ 먹물두부 순으로 높았고, GDL 두부의 탁도가 가장 낮았다(p<0.001). 수분함량 측정 결과 $MgCl_2$ 두부의 수분이 가장 많았고, $CaCl_2$ 두부의 수분이 가장 작게 나타났다(p<0.001). SEM을 이용한 미세구조 관찰에서 GDL 두부와 글루콘산 칼슘 두부의 망상구조가 다른 응고제를 사용한 두부보다 크기가 작고 균일했다. 먹물두부의 관능검사 결과 외관의 기호도, 맛의 기호도에서 GDL 먹물두보가 가장 높은 점수를 얻었으며, 질감의 기호도 역시 GDL 먹물두부가 가장 높았다. 전반적인 기호도는 GDL, 글루콘산 칼슘 먹물 두부 순으로 높게 나타나 수용도가 높았다. 먹물두부의 색도 측정 결과 명도 L값과 적색도 a값은 GDL 먹물두부가 가장 높았고, 황색도 b값은 $CaCl_2$ 두부가 가장 높았다(p<0.001). 먹물 두부의 texture 측정에서 견고성, 껌성, 파쇄성은 글루콘산 칼슘 두부가 가장 높았다. GDL 두부는 견고성은 가장 낮았으나, 응집성은 가장 높게 나타났다. 이화학적 평가간의 상관관계 결과 두부 순물의 pH가 높을수록 산도는 높아지고, 탁도는 낮아졌다. 산도는 탁도, 수분함량과 부의 상관관계가 있었다. 관능검사와 기계적 검사간의 상관관계에서 수분함량은 다른 관능검사 항목과 부의 상관관계를 나타내었다. 기호도와 관능항목간의 상관관계 결과 전반적으로 구수한 향이 강하고, 응집성, 탄력성이 높을수록 기호도가 높게 나타났다.

Research of Diffusion Bonding of Tungsten/Copper and Their Properties under High Heat Flux

  • Li, Jun;Yang, Jianfeng
    • 한국재료학회:학술대회논문집
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    • 한국재료학회 2011년도 춘계학술발표대회
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    • pp.14-14
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    • 2011
  • W (tungsten)-alloys will be the most promising plasma facing armor materials in highly loaded plasma interactive components of the next step fusion reactors due to its high melting point, high sputtering resistance and low deuterium/tritium retention. The bonding technology of tungsten to Cu alloy was one of the key issues. In this paper, W/CuCrZr diffusion bonding has been performed successfully by inserting pure metal interlay. The joint microstructure, interfacial elements migration and phase composition were analyzed by SEM, EDS, XRD, and the joint shear strength and micro-hardness were investigated. The mock-ups were fabricated successfully with diffusion bonding and the cladding technology respectively, and the high heat flux test and thermal fatigue test were carried out under actively cooling condition. When Ni foil was used for the bonding of tungsten to CuCrZr, two reaction layers, Ni4W and Ni(W) layer, appeared between the tungsten and Ni interlayer with the optimized condition. Even though Ni4W is hard and brittle, and the strength of the joint was oppositely increased (217 MPa) due primarily to extremely small thicknesses (2~3 ${\mu}m$). When Ti foil was selected as the interlayer, the Ti foil diffused quickly with Cu and was transformed into liquid phase at $1,000^{\circ}C$. Almost all of the liquid was extruded out of the interface zone under bonding pressure, and an extremely thin residual layer (1~2 ${\mu}m$) of the liquid phase was retained between the tungsten and CuCrZr, which shear strength exceeded 160 MPa. When Ni/Ti/Ni multiple interlayers were used for bonding of tungsten to CuCrZr, a large number of intermetallic compound ($Ni_4W/NiTi_2/NiTi/Ni_3T$) were formed for the interdiffusion among W, Ni and Ti. Therefore, the shear strength of the joint was low and just about 85 MPa. The residual stresses in the clad samples with flat, arc, rectangle and trapezoid interface were estimated by Finite Element Analysis. The simulation results show that the flat clad sample was subjected maximum residual stress at the edge of the interface, which could be cracked at the edge and propagated along the interface. As for the rectangle and trapezoid interface, the residual stresses of the interface were lower than that of the flat interface, and the interface of the arc clad sample have lowest residual stress and all of the residual stress with arc interface were divided into different grooved zones, so the probabilities of cracking and propagation were lower than other interfaces. The residual stresses of the mock-ups under high heat flux of 10 $MW/m^2$ were estimated by Finite Element Analysis. The tungsten of the flat interfaces was subjected to tensile stresses (positive $S_x$), and the CuCrZr was subjected to compressive stresses (negative $S_x$). If the interface have a little microcrack, the tungsten of joint was more liable to propagate than the CuCrZr due to the brittle of the tungsten. However, when the flat interface was substituted by arc interfaces, the periodical residual stresses in the joining region were either released or formed a stress field prohibiting the growth or nucleation of the interfacial cracks. Thermal fatigue tests were performed on the mock-ups of flat and arc interface under the heat flux of 10 $MW/m^2$ with the cooling water velocity of 10 m/s. After thermal cycle experiments, a large number of microcracks appeared at the tungsten substrate due to large radial tensile stress on the flat mock-up. The defects would largely affect the heat transfer capability and the structure reliability of the mock-up. As for the arc mock-up, even though some microcracks were found at the interface of the regions, all microcracks with arc interface were divided into different arc-grooved zones, so the propagation of microcracks is difficult.

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