기존 Ni-10w/o Cr 연료극과 성능은 대등하면서 creep 저항성이 뛰어난 연료극을 제조하기 위하여 Ni-5w/o Al 합금 연료극의 제조 공정을 연구하였다. 소성 분위기에 따라 완전산화 방법과 부분산화 방법으로 나누어 제조된 전극들의 미세구조 변화를 관찰하였으며, 실험 결과 부분산화 방법으로 제조한 Ni-5w/o Al 합금 연료극이 가장 우수한 소결 및 creep 저항성을 나타내었다. 이는 연료극이 산화물 분산강화 구조를 갖기 때문으로 부분산화 방법으로 제조한 Ni-5w/o Al 합금 연료극을 장착한 단전지의 경우 기계적 안정성 및 전극 안정성이 향상되었다.
Aluminum casting/forging process is used to produce an aluminum tie-rod end for the steering system of automobiles. Firstly, casting experiments were carried out to get a good preform for forging the tie-rod end. In the casting experiment, the effects of additives, Ti+B, Zr, Sr, and Mg, on the mechanical properties and the microstructure of a cast preform were investigated. And a finite element analysis was performed to determine an optimal configuration of the cast preform. Lastly, a forging experiment was carried out to make the final product of aluminum tie-rod end by using the above cast preform. In the casting experiments, when 0.2% Ti+B and 0.25% Zr were simultaneously added into molten Al-Si alloy, the highest values of tensile strength and elongation of the cast preform were obtained. When 0.04% Sr were added into the molten aluminum alloy, the finest silicon-structure was observed in the cast preform. The highest hardness was obtained when 0.2% Mg was added. In the forging experiment, It was confirmed that the optimal configuration of a cast preform predicted by FE analysis was very useful. The hardness of a cast/forged product using designed preform was superior to that of required specification.
본 연구에서는 유도로를 사용하여 알루미늄 캔 스크랩의 재활용 효율을 플럭스 종류와 혼합 비율의 영향에 대해 조사하였다. 알루미늄 캔 제조 공정에서 발생한 알루미늄 캔 스크랩의 표면 코팅층 약 500 ℃에서 30 분간 열처리를 통해 제거가 가능하였다. 용해 공정 온도는 알루미늄 합금 용해 온도보다 높은 온도로 설정하였고, 플럭스 종류와 혼합 비율에 따른 용탕처리를 진행하였다. 그 결과, 750 ℃에서 3 wt.%의 플럭스(Salt flux와 MgCl2 혼합비율 70:30)의 조건에서 알루미늄을 최적으로 회수 할 수 있었다. 회수된 Al합금은 인장강도 249 MPa과 연신율 14 %로써 Al5083 소재와 거의 동일한 기계적 특성을 나타냄을 알 수 있었다.
Li-Cd 합금을 이용한 환원추출방식을 LiCl-KCl 기반의 drawdown 공정에 적용하게 되면, LiCl-KCl 공융염의 조성이 파괴되므로 공정온도를 높여야 하며, 전해정련 및 전해제련과 같은 공정에 LiCl-KCl 용융염을 재사용할 수 없게 된다. 따라서, 본 연구에서는 공융염 조성에 적합한 Li-K-Cd 합금을 제조하였으며, 이를 이용하여 U와 Nd가 포함된 LiCl-KCl 염에 투입하여 용융염 내 $UCl_3$의 제거가 가능한지 평가하였다.
기존의 용융탄산염 연료전지용 연료극인 Ni-Cr전극은 제조과정이 복잡하며, 운전조건에서 전극의 소결과 creep현상으로 인하여 전극의 기공률과 두께가 감소하는 문제점이 있어 상용화에 걸림돌이 되고 있다. 이에 본 연구에서는 Ni-Cr계 전극보다 creep저항성이 우수하다고 알려져 있는 Ni-Al계 합금을 사용하였다. 또한 공정의 단순화로 비용을 절감시키기 위해, 소성과정을 제외하고 tape casting과 건조과정을 거친 green sheet를 단위전지에 장착하여 전처리 과정 중에 소결시키는 in-situ 소결법에 대해 연구하였다. 그러나 기존의 전처리 방법을 이용한 단위전지 평가에서 Ni-Al 합금의 상분리 현상으로 인해 기대하였던 creep저항성 향상을 확인하지 못했고, 운전중 Ni-Al합금 연료극에 단위전지의 구성요소인 matrix 기공크기보다 작은 기공(${\leq}0.4{\mu}m$)이 다량 생성되어 전해질 재분배를 일으켜 성능이 하락하는 문제점이 나타났다. 따라서 이러한 문제점을 해결하고자 전처리 조건을 변화시키며 실험을 수행하였다. 그 결과, 비활성 기체인 질소를 일정한 구간에 사용함으로써 기존 전처리에서 발생하였던 Ni-Al 합금의 상분리 현상을 억제할 수 있었으며 이로 인해 creep저항성 또한 향상시킬 수 있었다. 그러나 운전 중 생성되는 matrix기공크기보다 작은 기공(${\leq}0.4{\mu}m$) 형성비율은 억제할 수 없었다. 위의 전처리 조건을 가지고 단위전지 운전실험을 하였고, 전해질 함침비율을 조절함에 따라 성능을 향상시킬 수 있었으며 2000시간 동안 일정하게 유지함을 확인하였다. 이로부터 기존의 소성전극과 비교하여 많은 장점을 가지고 있는 in-situ 소결법의 가능성을 확인할 수 있었다.
Al2O3/Al composites were produced by displacement reaction method which was carried out by imm-ersing the sintered silica preform which was prepared form fused silica powder in molten aluminu. an ac-tivation energy of 94kJ/mole was calculated from Al-SiO2 reaction data in 1000-130$0^{\circ}C$ temperature range With increase of reaction temperature the alumina particle in the Al2O3/Al composites produced with pur metal Al showed grain growth and the growth of alumina particle in Al2O3/Al composite produced by using of Mg contained Al alloy was inhibited. The flexural strength of Al2O3/Al composites produced at 100$0^{\circ}C$ showed the highest value as 393 MPa. Flexural strength of the composite fabricated at 85$0^{\circ}C$ showed higher deviation than that of the composite produced at above 100$0^{\circ}C$ Low flexural strength of the composite fa-bricated at 120$0^{\circ}C$ due to the growth of pore and alumina particle size. The hardness of composites de-pended on alumina content in Al2O3/Al composite decreased with increasing of aluminium content in case the same alumina content and increased with increasing of silicon content in composite.
TiC particulate reinforced magnesium matrix composites were fabricated by melt stirring method. The effect of alloying elements on TiC particulate dispersion into molten magnesium and mechanical properties were investigated. The incorporation time is defined as the time required for dispersion of solid particles into molten metal. The incorporation time of TiC particles into molten pure magnesium was remarkably shorter and the particulated dispersion was more uniform than that of pure aluminum which was reported previously. The incorporation time was, prolonged by the addition of Al, Bi, Ca, Ce, Pb, Sn or Zn. The tensile strength increased and elongation decreased by the addition of Cu or Sn into the matrices and composites. Although, the tensile strength of the matrices and composites increased by alloying with Ca or Ce, the maximum elongation was observed at a content of about 1% for the matrices. By alloying with Zn, the tensile strength increased for the matrices and composites, but the elongation of the matrices increased. The pure magnesium and its alloy matrix composites reinforced with 20vol% TiC have the tensile strength of about 400MPa. This value is compared with the tensile strength of SiC whisker reinforced magnesium matrix composites fabricated by liquid infiltration method at the same volume fraction. There fore, the melt strirring method which has the advantages of simple process is considered to be efficient in fabricating magnesium matrix composites.
본 연구에서는 화재사례를 기반으로 원적외선 히터에서 출화된 화재의 원인 분석에 관하여 연구하였다. 전기히터의 화재는 열선에 용융 흔적으로 판단하여 과열 사고로 취급하는 오류를 범하기 쉽다. 이에 대해 히터의 화재 원인 규명에 있어서 객관적인 자료를 확보하기 위한 방법으로 정상 제품과 비교하여 다양한 재현 실험 및 분석기기를 이용하여 화재 원인을 분석하였다. 열선에 부착된 용융 흔적은 다른 금속 물질에 의한 층간 단락의 형태를 보이나 SEM/EDX로 성분분포를 분석한 결과 철-크롬-알루미늄이 혼합된 열선의 성분이외에 다른 금속 물질은 발견되지 않았다. 또한 층간단락 및 과전압에 의한 과열 실험을 수행한 결과 정상보다 높은 발열 상태를 보이나 화재 가능성은 없었다. 본 논문에서는 원적외선 히터에서 발생한 화재의 원인 분석을 토대로 하여 소손된 전열기의 화염 특성 및 물리 화학적 특성을 입체 분석하여 전기재해 원인 분석의 과학화에 기여하고자 한다.
The Ni-Al anodes of the molten carbonate fuel cell (MCFC) with three different structures were successfully fabricated in order to reduce the thickness of the anode down to 0.3 mm; one was the non-supported anode made by a conventional tape casting method, and others were the supported anodes made by lamination or direct casting on the nickel screen. It was seen from the physical analyses and cell operation that the supported thin anodes made by direct casting showed good mechanical strength and cell performance because of a good contact between the anode materials and the support. The single cell using the above anode showed the cell voltage of 0.858 V at the current density of 150$mA/cm^2$ with the nitrogen cross-over of only 0.6% at the operation time of 1,000 h, which was similar to the performance of the conventional thick (0.7 mm) anode. The ability to utilize a thin configuration of anode should cut down the amount of nickel alloy and consequently reduce its manufacturing cost.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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