도료 및 콘크리트
수용성 에폭시변형 아크릴수지 용액 중합물을 이용한 페인트 제조 및 콘크리트 방수제 제조 페인트용 1. 수용성 속건타입 자연건조형 2. 내약품성, 내수성 및 촉진내후성이 뛰어남, 저원가 방수제용 1. 압축강도가 뛰어남 2. 흡수율 및 안정성 우수하며, 저원가
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31 / 213 페이지란타늄-바륨-코발트산화물의 합성 및 특성
새로운 산화 화합물 Ln3Ba5Co4O15 (Ln= Nd, Pr, Sm)을 고상 합성법에 의하여 1250℃에서 합성하고 분말 X-선 회절법에 의하여 얻은 테이터를 이용하여 Rietveld Method로 그 결정구조를 분석하였다. 출발 모델은 Nd3.4Ba4.4Co2.2Al1.8O15 구조 였으며 결정 시스템은 hexagonal, P63mc, a=11.632(1), c=6.849(1), V=802.5(1)Å 로 나타났다. .결정구조의 특징은 단위포 내에 CoVICoIV3O15 cluster 가 Ln 과 Ba를 사이에 두고 연결되어 있으며 이 cluster에서 CoVI octahedron 은 3개의 CoVI tetrahedron과 corner sharing을 한다. Ln과 Ba site 사이에 solid solution range가 존재하며 Fe 이나 Mn도 Co 부분적으로 치환될 수 있다. 현재 Fe 치환 실험이 진행중이며 이 경우 자성재료로 응용이 가능 할 것으로 기대된다.
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마그네슘 합금 부품 제조기술
금속재료 성능의 다양화 및 고도화와 생산성 향상 및 에너지 절감에 대한 사회적 욕구가 증대함에 따라 전세계적으로 새로운 제조 공정을 개발하기 위한 연구가 활발하게 진행되고 있다. 그중 가장 주목받고 있는 제조 공정 중의 하나가 금속재료의 주조공정과 열간가공공정을 결합한 반응고 가공공정(semi-solid process)이다. 반응고 가공공정은 합금의 응고시에 고액공존영역에서 강력한 기계적 또는 전자기적 교반을 행하여 일반적인 주조조직에서 관찰되는 수지상 조직 대신에 장미꽃형 또는 구형의 초정입자들이 액상 내에 고르게 분포되는 합금슬러리를 제조한 후 이를 직접 주조하여 제품을 제조하는 레오캐스팅 공정(rheocasting process)과 일단 빌렛 형태로 주조한 후 적당한 크기로 절단한 후 재가열하여 최종제품을 성형하는 틱소캐스팅(thixocasting process)으로 구분된다. 반응고 가공 공정은 교반에 의하여 주조품 내의 거시적/미시적 편석을 감소시켜 기존의 주조품에 비해 우수한 품질의 제품을 제조할 수 있다. 또한, 합금이 부분적으로 응고한 상태에서 조업이 행하여지므로 응고잠열의 방출이 적어 금형에 가해지는 열충격을 감소시켜 금형의 수명을 연장시킬 수 있으며, 응고시 수축량이 적어 복잡한 형상의 제품을 원하는 형상에 근접한 형태로 제조할 수 있는 장점이 있다. 본 연구진에서는 마그네슘합금의 반응고 가공공정을 개발하기 위하여 우선적으로 교반온도, 교반속도, 교반시간 등의 공정변수들의 변화에 따른 미세조직 및 기계적 특성의 변화를 관찰하였으며, 이를 바탕으로 반응고 가공 제품을 제조하는 공정 개발을 위한 연구를 수행하고 있다.
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마그네슘합금 및 부품의 제조기술 개발
수송기기의 연비향상을 위하여 경량화에 대한 욕구가 급속히 증가하고 있는 상황에서 국내 자동차업계의 경쟁력 강화를 위해서는 구조용 소재 중 가장 밀도가 낮은 마그네슘합금 및 부품의 제조기술개발이 시급히 요청된다. 이에 본 연구에서는 다음과 같은 분야를 중심으로 마그네슘합금 관련 기술을 개발하기 위한 연구를 수행하였다. 1. 마그네슘합금의 용해 및 주조기술 개발 - 마그네슘합금 용탕의 발화를 방지하기 위하여 CO2+SF6 혼합가스를 이용한 무용제용탕보호 방안 개발 - 냉각속도에 따른 주조재의 미세조직.기계적 특성.내식특성의 변화 관찰 - C2Cl6를 접종제로 사용하여 용탕유지시간, 접종제의 첨가량 및 첨가온도에 따른 미세조직의 변화와 기계적 특성의 변화 관찰 2. 마그네슘합금의 반응고가공법 기초연구 - 다이캐스팅법을 대체할 새로운 가공공정으로서 반응고가공법을 개발하기 위한 기초연구 수행 - 등온교반온도 및 교반속도에 따른 반응고 주조재의 미세조직의 변화를 고찰하고 이를 바탕으로 미세조직적 인자와 기계적 특성과의 관계를 정량적으로 해석 3. 마그네슘합금의 산업화 연구 - 대우국민차용 cylinder head cover를 개발품목으로 선정하여 수차례에 걸친 시작품 제작을 통해 양호한 품질의 제품 생산 - 대우자동차와 자동차부품연구원에서 실시한 dynamo test와 실차장착시험 결과 실차에 적용할 수 있는 제품 품질 확보 - 금형설계 및 실제 조업시에 용탕의 유동해석을 위한 computer simulation 연구 4. 고강도 내열 마그네슘합금 및 내식성 향상 방안 개발 - Mg-Al-Zn계 합금에서 합금의 조성을 변화시키면서 합금의 기계적 특성의 변화 관찰 - Mg-Al-Zn계 합금의 석출강화기구 규명 - Mg-Al-Zn계 합금에서 불연속적으로 석출한 Mg17Al12가 부식의 장애물 역할을 하는 것을 관찰 5. 시제품의 특성 평가 - 기존의 주철제품 및 알루미늄합금제 부품을 마그네슘합금으로 대체하는 경우 각각 60%, 40% 이상의 중량감소 - 본 연구에서 개발한 대우국민차용 cylinder head cover의 dynamo test 및 실차장착 시험결과 실차장착에 문제없음 판명.
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마그네슘합금의 반응고 제조기술
마그네슘합금은 밀도가 약 1.8 g/cm3로서 현재 사용되고 있는 구조용 재료 중 가장 가벼울 뿐만 아니라, 주조성 및 가공성이 우수하고, 전자파 차폐능 및 진동 흡수능이 탁월하여 자동차, 전자, 스포츠 및 레저용품 등으로 그 적용분야가 급속히 확대되고 있는 재료이다. 그러나, 마그네슘합금은 대기 중에서 산소와 격렬하게 반응하므로 용해 및 주조시 상당한 주의와 고도의 기술을 요한다. 그동안 국내에서는 마그네슘합금 관련 기술의 개발이 활발하게 진행되지 않았으나, 최근 들어 국내 자동차 산업의 국제 경쟁력 강화의 필요성이 증대함에 따라 경량 소재로서 마그네슘합금 관련 기술 개발을 위한 연구가 급속히 확산되고 있다. 본 연구진에서는 마그네슘합금 관련 기술 개발의 필요성을 인식하여 보호가스를 사용한 무용제용탕보호방안 및 마그네슘합금의 적용 분야 확대에 가장 큰 장애물로 작용하고 있는 열악한 내식성을 개선하기 위한 내식성 향상 방안을 확립하였으며, 고강도/고인성/내열 마그네슘 합금을 개발하기 위한 연구를 수행하고 있다. 또한, 알루미늄, 철강 등 기타 경쟁 재료에 비하여 상대적으로 비싼 제조 원가를 감소시키기 위하여 용탕의 자동이송방안 및 scrap을 재활용하기 위하여 용탕청정화방안 개발 및 순수지금과 scrap의 적정혼합비를 확립하기 위한 연구를 수행하고 있다. 이러한 일련의 제품 제조 기술을 확보하여 일부 자동차 부품 및 전자부품의 시제품을 제작하였으며, 특성평가를 통하여 현재 산업화를 추진하고 있다.
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무전해도금에 가해진 초음파가 화학반응과 박막의 미세조직에 미치는 영향-태양전지 재료인 황화카드뮴 박
CdS박막은 CdTe태양전지에서 Window layer로 작용하는 n-형 반도체이다. 이 막은 cadmium acetate, ammonium acetate, thiourea, ammonia의 수용액에서 dip coating방식으로 투명전극 기판위에 입히는 CBD(chemical bath depostion)방법으로 제조되고 있다. CdS층은 빛의 투과성으로 높이기 위하여 최대한 얇게 (약 0.1 nm) 정도로 만들어야 하지만 전기적 특성을 위해 두께를 고르게해야 하는 제약조건이 있다. CBD방법으로는 적은 비용으로 넓은 면적에 우수한 성질을 가지는 (optical properties, electrical properties..)층을 제작할수 있는데 그것은 ammonia와 cadmium salt와의 화합물 생성반응으로 인한 화학반응속도제어에 의한 것이다. 하지만 CBD CdS박막의 제조는 수용액상에서 균질하게 형성된 콜로이드가 표면에 기판의 표면에 흡착되어 표면형상을 불균일하게 만드는 단점을 지니고 있다. 본 연구에서는 CdS를 입히는 각 반응조건중에 초음파를 가하여 그것이 CdS의 미세조직에 미치는 연구를 하고자 하였다. 초음파의 영향으로 용액상에서 형성된 hot spot은 국부적으로 높은 온도(5000 K)와 높은 압력(1700 atm)을 가진다. 이렇게 형성된 hot spot들이 생성, 성장, 파괴의 과정을 거치면서 CdS박막표면에 물리적, 화학적 영향을 미칠 것으로 예상하였다. Cd 농도는 0.004∼0.016 M, thiourea농도는 0.005 M로 하였고 NH4OH와 NH4(CH3COO)를 첨가하였다. 각 조건에서 초음파을 가하지 않을 경우와 가한 경우를 비교하였고, 반응온도는 83℃로 일정하게 유지하였다. 초음파가 성장하고 있는 CdS박막에 가해졌을 때 나타난 CdS의 미세구조의 변화는 결정립크기의 감소와 표면균일도의 증가이다. 초음파의 영향으로 CdS박막의 결정립크기는 30∼40 nm 정도로 감소하였고 표면에 흡착된 콜로이드들이 관찰되지 않았다. 그로인해 CdS박막의 성장속도가 감소하였고 포화두께가 1500Å로 감소하였다. 또한 긴 파장영역(520 nm)이상에서의 광투과도가 증가하였으며 이로인해 밴드갭에너지가 2.37 eV에서 2.39 eV로 약간증가됨을 관찰하였다. CdS박막의 결정구조는 Hexagonal(002)/Cubic(111) 우선성장방향에서 초음파의 영향으로 Hexagonal(101) 우선성장으로 변화되었다. 초음파가 반응조건이하의 온도에서도 CdS형성에 영향을 미치는 것이 보고되었는데, 이 연구에서는 40∼56 ℃정도의 온도에서 초음파를 가할 경우 용액의 광투과도가 시간에 따라 변화됨이 관찰되었다. 결과적으로 초음파에 의하여 CBD CdS박막의 단점인 불균일한 표면을 개선할 수 있으며, 반응조건에 따라 영향을 받지 않는 재현성있는 막을 얻을수 있었다. 이 연구를 통하여 반응속도를 빠르게 하면서도 최적조건이 아닐결우에도 균일하고 치밀한 CdS 박막을 만들 수 있었고 이러한 결과는 다른 유사한 박막생산과정에 대해서도 응용될수 있을 것이다.
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미세입자원료를 이용한 질화규소 미세조직 조절
질화규소계 세라믹스에서 잘 조정된 bimodial 입도분포의 미세조직은 파괴인성을 향상시킨다. 질화규소에서 bimodial 구조의 형성은 1900℃이상의 온도에서 소결되었을 때만 가능한 것으로 알려져있으며 100기압 정도의 가압소결이 필수적이다. 이를위해서는 고가의 가압소결로가 필요하다. 본 연구에서는 비정상 입자성장에 영향을 줄 수 있는 변수로서 SiAlON 과 Si3N4계 조성에서 출발원료의 입도와 β입자량을 조절하여 상압소결로도 bimodial 입도분포를 가진 고인성의 질화규소재료를 개발하기 위하여 출발원료의 입도 및 β입자량이 미세조직 형성에 미치는 영향에 대하여 조사하여, 미세입자를 원료로 사용할 때 1850℃ 질소 상압분위기에서도 같은 조직의 질화규소를 제조할 수 있었다.
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배기가스 정화용 다공질 세라믹스 담체 및 촉매
환경공해에 대한 규제강화 및 비싼 금속을 회수, 재활용하기 위해 세계적으로 활발한 연구가 진행중이며 고온, 부식성 가스들로 둘러싸인 열악한 조건에서도 사용 가능하다는 장점이 있는 세라믹 담체(필터)와 특수한 기능을 부여하는 세라믹 촉매에 대한 연구가 절실하다. 세라믹 담체로는 Al2O3, ZrO2, CeO2, SiO2, SiC, Cr2O3, zeolite 등과 저온용도의activated carbon(활성탄) 등이 알려져 있으며, 세라믹 촉매로는 CuO, Cu2O, TiO2, V2O5, ZnO, Fe2O3, Fe3O4, K2O 등을 단일조성 또는 혼합조성의 형태로 사용되고 있으며, 용도에 따라 촉매 및 담체의 조성과 구조가 결정된다. 본연구실에서는 세계적인 문제로 대두되어 있는 대기오염의 가장 큰 원인인 NOX와 SO2 가스를 제거하기 위한 CuO 촉매 분말제조공정 기술을 확보하였고, 아울러 알루미나 담체는 polymer의 적절한 첨가를 통해 기공률, 기공 크기를 용이하게 제어할 수 있는 공정을 개발하였다. 적정 담체 및 CuO 촉매 분말의 종류와 코팅방법에 따라 NOX와 SO2 가스의 제거효율이 결정되나, 촉매용 원료의 제조공정에 따른 영향에 대한 연구는 촉매 특성에 대한 연구에 비해 비약한 실정이다. 본 연구실에서는 구형의 기공전구체를 이용하여 최대 기공률(75%)과 기계적 강도를 지닌 alumina 담체의 제조공정을 개발함으로써 기타의 산화물계 담체 제조에 응용가능한 기반기술을 확보하였다. 아울러 CuO 분말제조공정을 확립함으로써 촉매 응용을 위한 기초 기술을 확보하였고, 이를 토대로 다른 산화물 촉매 분말에 대해서도 분말 제조 공정과 분말특성 연구를 광범위하게 진행중이다.
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- 2000-08-29
복합기능 재료 기술 개발
유전체 재료 CuO와 Bi2O3 를 각각 0.15 wt% 첨가한 BiNbO4 를 850 ℃에서 2시간 소결한 경우 유전율은 43, Q*F는 7900, 공진주파수 온도계수는 -3ppm/℃ 였다. 이 조성의 경우 Ag migration현상도 관찰되지 않았다. TiO2 계 조성의 경우 glass frit를 첨가한 ZnO-doped 조성이 900℃ 에서 소결 가능하였다. -. 자성체 재료 CuO와 Bi2O3 를 각각 6, 1 wt% 첨가한 Ni-Zn 페라이트의 경우 900℃에서 소결가능하였다. Ni/Zn 비와 CuO의 첨가량을 변화시키면 투자율 13~300 까지 특성을 발휘하는 조성을 얻을 수 있다. solid loading이 55 wt%인 sheet를 제작하여 60 ℃, 400 kg/cm2 의 적층조건을 사용하면 가장 치밀한 소결체를 얻을 수가 있었다. -. 저항체 재료 RuO2 의 함유량에 따라 결정상의 변화가 관측되고 이에 따라 전기전도기구가 변화하였다. 저항 paste의 점도는 150~180 kcps가 가장 적당하였다. 저항체는 1.7~200 k /□ 의 면저항값을 나타내었다. -. 기계적,열적 평가 적층 복합재료의 이론적 특성과 파괴양상을 예측하였다. 이를 바탕으로 적층복합재료를 만들었을 때 기대되는 강도, 파괴시 변형률, 탄성계수 등이 예측될 수 있었다. 실제로 강도측정장치를 제작하고 파괴실험을 행하였다.
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- 2000-08-29
분말소재의 제조 및 응용에 관한 핵심기술 개발
본 과제는 분말을 제조하는 액상반응법의 핵심이 되는 기술을 선별하여 다음과 같은 분말소재의 제조기술을 개발하는데 최종 목표를 두었다: (1) 저압수열합성법에 의한 α-Al2O3(corundum) 단결정분말 (2) 형광체용 희토류산화물 (Eu2O3, Y2O3) (3) 액상법에 미립, 초미립 금속분말 (Ni, Cu, 귀금속) (4) 진공용해에 의한 금속간 화합물 분말 (5) RF plasma를 이용한 분말의 표면개질. 1차년인 당해연도에는 전반적인 문헌조사를 수행하여 기초이론을 확립하였다. 수열합성장치, 다단 mix-settler, 진공용해용 아크爐를 구매 또는 설계, 제작하였다. 수열합성연구에서는 수산화알루미늄을 원료로 사용하여 약 400℃, 20% 이내의 수분 충전율, 280atm이내의 증기압하에서 2시간동안 반응시켜 완전한 hexagonal 구조를 가지는 corundum 단결정분말을 합성하였다. 희토류 산화물연구에서는 부산물로 얻어지는 침출액으로부터 경/중 희토류를 효과적으로 분리정제하였고 아연분말로 Eu를 환원시키고 황산으로 처리하여 EuSO4를 옥살산으로 처리하여 얻은 Eu침전물을 하소하여 순도 99.9%, 입도 2νm정도의 Eu2O3를 얻었다. 미립, 초미립 금속분말연구에서는 AgNO3 및 CuSO4 용액과 환원제인 N2H4 또는 NaBH4 용액을 혼합하여 은과 동 금속분말을 제조하였다. 그리고 입자성장의 예측모델식을 개발하였고 수치해석하였다. 금속간 화합물연구에서는 아크로를 제작하여 Zr1VxMn1-xNi1 과 Zr0.5Ti0.5VxMn1-xNi1 합금을 용해하고 이들 합금의 조성, 조성의 균질화, 수소화반응 및 결정구조 등에 관한 실험을 수행하였다. 분체의 표면개질연구에서는 plasma 전원공급장치, gas flow system, 반응기, exhaust system으로 구성된 plasma 화학증착장치를 설계, 제작하였다. 설치된 장치로 plasma발생실험을 한 결과 안정된 plasma를 얻을 수 있었다.
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- 2000-08-29
비철구조재료
급냉응고 7××× Al 합금 개발 천이금속을 첨가한 7090 알루미늄 합금을 atomize 법과 single roll 법을 조합한 급냉응고법에 의해 splat flake 를 제조하였다. 그리고 이들 flake를 냉간 압축 → 탈가스 → 열간압율(수축율 25:1) 를 통해 P/M)Powder Metallurgy) 재로 만들었다. 급냉된 splat flake 은 초정과 공정화합물의 셀상조직(cellularstructure)들이었다. 이들 공정화합들이 flake 와 P/M 재 에 미세하게 분포되어 있어 경도를 증가시켰다. 이 합금에서 Mn 은 천이 금속을 첨가한 7090 Al 합금에서 가장 고 강도화에 효율적으로 나타났다. 6 wt% Mn 을 첨가한 P/M 재는 우수한 재료특성을 나타내어 비탄성율, 비강도가 실온부근에서는 Ti 합금보다 높게 나타났다. Ti-Ni/Al 복합재료 개발 본 실험에 사용한 시험편은 직경이 0.3, 0.5. 0.7 mm 인 Ti-50.2at.% Ni을 체적비를 5, 10 및 15Vi 으로하여 80MPa 의 응력하에서 473K 의 온도로 가압 주조하여 제조하였다. 광학현미경으로 미세조직을 관찰하였으며, 계면반응을 SEM-EDS 로 분석하였다. 주방조직보다 형상기억 열처리한 시험편의 grain size 가 작았으며 Vf 이 증가할수록 크기가 감소하였다. 본 실험에 있어서는 형상기억 열처리를 한 경우 Al 이 Al-Ni wire 로으 확산이 있었다. 353K 에서 인장으로 행한 결과 형상기억합금의 회복력에 의한 압축응력이 발생하였으며, Ti-Ni wire 의 직경이 증가할수록 복합재료의 강도 및 연신율이 증가하였다.
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- 2000-08-29
신속 침전법을 이용한 Colloidal 산화물미분체(CuO, ZnO, ZrO2 BaTiO3, ferrite등) 제조
ㅇ 상압에서 nanosize, microsize 산화물단분산 직접합성 ㅇ Rod, plate 혹은 Spherical 입자모양 ㅇ 고수율 합성: 0.1mole 이상의 반응용액 사용 장점 ㅇ 합성된 단분산분체는 고부가가치 제품생산에 적용 ㅇ 상압에서 분체를 직접제조하므로서 에너지절감 ㅇ 고수율의 분체합성신속침전기술은 다양한분야의 nanosize 혹은 microsize의 균일한 산화물미분체합성에 적용할 수 있는 기술로서, 고순도 고기능성분체의 수입대체효과 및 안정적 원료확보에 기여.
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- 2000-08-29
알루미늄 합금의 표면 복합· 합금화
-Al 합금 재료는 일반적으로 가볍고, 연질이며, 우수한 가공성 등의 특징이 있어서 넓은 영역에 걸쳐 광범위하게 이용되고 있으며 향후 고도화 시회로의 이행에 의해 각종 민생용 기기나 산업용 기기에 대해 경량재료의 요구가 더욱 높아질 것으로 예상됨에 따라 그 이용의 다변화가 기대된다. 그러나 Al 합금재료는 부품으로 사용되는 경우 강도 및 내마모성이 나빠서 표면이 손상되기 쉬운 단점이 있다. 그래서 이를 보완하기 위해 종래에는 각종 도금법, 경질 Alumite처리, 이온 주입법, 확산침투법 등의 방법을 이용한 표면경화기술이 이용되어 왔다. 그러나 이러한 방법에 의해 형성된 경화층의 경우 두께가 수십㎛ - 수백㎛ 정도의 박막 경화층밖에 형성할 수 없었다. 따라서 고온, 대하중 및 면압하중을 받는 상태에서는 이러한 박막경하층의 경우 강도 및 내마모성이 충분하지 못하므로 경화층이 변형되거나 박리 및 파괴가 일어나는 등의 문제점이 발생한다. 따라서 변형 및 박리 되지 않는 수 mm 두께의 후막경화층의 형성이 요구되고 있으며, 이와 같은 후막 표면경화층을 형성시키기 위한 기술로서 Electron Beam, Laser Beam, Plasma Arc 등의 열원을 이용한 표면용융 복합합금화법의 개발이 절실히 요구되고 있다. 만약 이러한 후막 경화층 형성기술을 이용하여 Al 합금 표면에 강도 및 내마모성, 내열성 등이 우수한 후막 표면경화층을 형성할 수 있다면 Al 합금의 활용 범위는 크게 넓어질 것이다. 따라서 본 연구에서는 plasma transferred arc(PTA) 분체 육성법을 이용하여 Al 합금 재료에 금속 분말 또는 세라믹스 분말을 첨가하여 강도 및 내마모성이 우수한 후막 표면경화층을 형성하였으며, 이러한 후막경화층의 공업적 적용 가능성을 알아보고자 현재 실제 상용 자동차에 쓰이고 있는 자동차 piston top ring groove에 응용하였다. 이러한 후막 표면 경화기술의 개발은 앞으로 신제품의 수명연장, 강도 및 내마모성 향상, 가격절감, 수입대체효과 및 수출향상 등의 측면에서 향후 그 전망이 기대된다.
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- 2000-08-29
알루미늄 허니콤 및 판재 제조기술
허니콤 판재(honeycomb panel)는 벌집 모양의 코어(core) 양쪽면에 표면판재를 부착시켜 만든 판재이다. 허니콤 판재는 비강도가 뛰어나며, 재료에 압축하중이 가해졌을 때 재료가 수차례의 좌굴을 반복하기 때문에 에너지 흡수성이 우수하여 내충격성이 요구되는 부위에 사용하기에 적합하다. 이 밖에도 허니콤 판재는 흡음성과 평활성이 우수하며, 단열성과 내피로성도 우수하다. 허니콤 판재는 위에서 언급한 바와 같이 우수한 기계적 특성으로 인하여 우주항공 분야에서 항공기 날개, 동체, 헬리콥터의 로터 블레이드, 인공위성 몸체 등에 사용되어 왔다. 최근에 이르러 허니콤 판재의 응용 분야는 더욱 확대되어 자동차용 내ㅑ외판, 스포츠카, 전기자동차, 철도 차량의 출입문, 선박의 격막 등과 같은 수송기기 분야 뿐 아니라, 건축용 내ㅑ외장재, 전자통신기기, 스포츠 용품 등에 다양하게 확대되고 있다. 특히 최근에는 수송기기의 경량화에 대한 요구가 증가함에 따라 알루미늄 허니콤 판재를 자동차 및 고속전철 등의 차체 재료로 이용하려는 연구가 진행되고 있다. 본 연구진에서는 허니콤 판재의 설계기술, 알루미늄 허니콤 코어 및 허니콤 판재 제조 기술에 대한 연구를 수행하고 있으며, 또한 제조된 허니콤 판재의 각종 기계적 특성평가를 행하여 그 결과를 바탕으로 알루미늄 허니콤 판재의 제조 공정 설계, 판재 제작 및 특성 평가방안을 개선하고자 연구하고 있다.
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- 한국생산기술연구원
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- 2000-08-29
연성이 향상된 Die Casting/Squeeze Casting용 고강도 마그네슘(Mg) 합금
에너지 절약을 위한 운송수단의 경량화가 절실히 요구되는 가운데 (S가 39-1 참조) 고강도/고연성을 갖는 경량합금이 필요하게 되었다. 이에 가장 가벼운 구조용 상용합금인 마그네슘 합금이 주목을 받아왔으며, 특히 AZ91은 적절한 강도를 갖고 있고 마그네슘 합금의 문제점인 내식성의 보완으로 많은 주목을 받아왔다. 그러나, 연성의 부족에 따른 가공성 저하와 낮은 내열성과 낮은 내마모성이 그 사용을 제한하여 왔다. 이는 이 합금의 주 강화상인 Mg17Al12가 매우 취약할 뿐 만 아니라 저융점이라는 특징을 갖고 있기 때문이다. 본 연구에서는 이러한 AZ91 마그네슘 합금의 취약점을 개선을 목적으로 하였으며, 다음과 같은 합금설계 및 제조공정을 개발하였다. 공정변수가 비교적 간단하고 제조원가를 절감할 수 있는 용탕단조법을 사용하여 합금의 주조결함을 제거하고 조직의 미세화를 얻고자 하였으며, 합금설계는 취약한 Mg17Al12상을 줄이고 강하고 열적으로 안정한 Mg2Si상을 첨가하여 강도 및 내열성을 증가시키고자 하였다. 또한 미세원소 첨가에 의해서 Mg2Si상의 형태를 제어하여 강도 및 연성을 증가시키고자 하였다. 본 연구에서는 AZ91합금에 Si를 소량 첨가하고, Al을 줄이면서 여러 합금을 제조하였다. 이 합금들을 용탕단조한 후 인장성질을 평가한 결과, 강도와 연성이 가장 적절한 값을 갖는 합금은 AZ51-Si합금 이었다. 그러나 이 합금에서 Mg2Si상은 chinese script 형태로서 기지와의 계면에서 균열이 쉽게 발생하며 균열성장에 대한 저항성이 적었다. 이러한 형태를 제어하고자 AZ51-Si합금에 Ca, P를 첨가하여 용탕단조한 결과, chinese script 형태를 분산상의 형태로 제어하여, 보다 높은 강도 및 연성을 얻었으며, 이러한 기계적 성질을 AZ91에 비해 우세하였다. 본 연구에서 개발된 합금과 제조방법을 통해 현재 자동차 부품, 항공기 부품, 기타 경량화를 요구하는 제품 등에 사용되고 있는 AZ91합금을 대체하며, 아울러 보다 높은 강도를 요구하여 현재 알루미늄 합금을 사용하고 있는 여러 부품들에 적용할 수 있을 것으로 기대된다.
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- 한국생산기술연구원
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- 2000-08-29
내충격소재용Compound기술개발
안전화에 사용되고 있는 Steel toe-cap을 대체할 수 있는 내충격성 플라스틱 복합소재의 개발로 안전화의 경량화와 전기절연성을 높여주고, 착용자의 착화감 증대 및 신발 내부의 통기성 향상에 따른 위생성, 다기능화 및 Fashion화를 추구할 수 있는 기술개발- 기존 Toe-cap에 비하여 가볍다 (130g→30g)- 전기절연성이 높은 소재로 대체함으로서 안전성이 높다- 안전화의 Fashion화와 다기능성을 부여할 수 있다
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- 한국생산기술연구원
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- 2000-08-29
열기관용 세라믹스 접합기술 개발
열기관용 부품으로 세라믹/금속 접합체의 응용을 위해서는 높은 접합강도와 신뢰도를 갖는 접합체의 개발이 요구되고 있으며, 본 연구에서는 활성금속 브레이징 방법에 의한 질화규소와 스테인레스 스틸 축간의 고강도, 고신뢰성 접합체를 최적 buffer layer의 개발 및 접합체 설계 기술의 개발을 수행하였다. 연성금속 Cu와 열팽창계수가 작고 소성강도가 큰 Mo를 적층한 Cu/Mo... 다층중간재를 buffer layer로 사용한 질화규소/stainless steel 접합체의 최대 4-점 굽힘강도는 475 MPa이었으며, Cu(0.1mm)/Mo(0.7mm) 다층중간재를 buffer layer로 사용한 접합체의 상온 접합강도는 460 MPa, 400oC에서 접합강도는 400 MPa, torsional strength는 86 Nm 이었으며, Weibull 계수는 15 정도이었다. 질화규소/stainless steel 접합체에서 buffer layer로 사용된 중간재의 열적, 기계적 특성, 중간재의 두께, 중간재의 적층순서가 접합체의 굽힘강도에 결정적 요인으로 작용하였다. 중간재의 적층에 있어서 Cu/Mo... 적층구조를 갖는 buffer layer와 같은 중간재의 열적, 기계적 특성의 배열이 접합체에 발생되는 잔류응력의 완화 및 접합체의 기계적 특성향상에 효과적이었다. Cu/Mo. 다층중간재를 buffer layer로 사용한 질화규소/ stainless steel 접합체의 굽힘강도는 buffer layer 각 중간재의 두께에 따라 크게 다르게 나타나지만, Cu/Mo 구조의 적층수에는 큰 영향을 받지 않았다. Buffer layer를 사용한 질화규소/stainless steel 접합체에서 접합체의 굽힘강도를 향상시켜기 위해서는 접합체내 질화규소에 발생되는 잔류응력의 크기 및 응력집중의 완화가 이루어져야 하며, 접합체에 최대 잔류응력이 buffer layer에 발생되어 접합체의 파괴시 buffer layer내 소성강도가 높은 중간재가 우선적으로 파괴될수 있도록 잔류응력 분포의 재배열이 이루어져야 한다.
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- 한국생산기술연구원
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- 2000-08-29
연속식 고온초전체 제도 및 응용기술 개발
연구개발목표: Bi-, YBCO계에서 단속식, 단결정급 고온 초전도체제조 (Jc ≥ 104 A/㎠, 77K, 0 tesla) 1. 에멀죤 증발법에 의하여 고순도와 밀도의 Bi-계 고온상과 저온상 분말의 제조. 2. 업촐기에 의한 압출과 고무몰드에 의한 CIP에 의해 좋은 밀도와 미세구조의 일방향 성장용 선재 제조 3. 일방향성장시 온도구배(G)와 성장속도(R) 비율에 따른 미세구조 분석과 초전도 선재 특성 연구: G/R를 증가(100℃h/cm)로 인한 일방향된 초전도 미세구조. Tc = 81 K Jc = 2500 A/㎠ (G = 3 mm/h) 4. YBCO계 선재의 일방향성장 실험에서 핫존의 온도가 1116℃, G=0.63 mm/h에서 Jc > 104 A/㎠ 값을 얻음. 코일형태의 시편을 일방향 성장시켰으며 액상형성으로 인한 코일의 붙는 문제를 211을 코팅하여 barrier로 삼아 극복 시도. 5. 온도구배(G)를 최대한으로 하기 위하여 국내최초로 LMPG(laser-melted-pedestal- growth) 장비의 설계 제작
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- 한국생산기술연구원
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- 2000-08-29
완화형 강유전체 Pb(Mg, Nb)O - Pb(Zn, Nb)O 계의 합성 및 유전 특성
Pb(Mg1/3Nb2/3)O3 (PMN)과 Pb(Zn1/3Nb2/3)O3 (PZN)은 최대유전상수가 각각 18,000과 22,000 (단결정 상태)이며 큐리온도는 -10oC와 140oC인 완화형 강유전체로서, 티탄산 바륨을 대체할수 있는 고유전율의 강유전체로서 차세대 커패시터재료로 각광받고 있다. 본 연구에서는 B자리 전구체법을 사용하여 PMN-PZN계의 전 조성(PZN 제외)에 걸쳐 거의 순수한 페로브스카이트상을 합성하였다. 95% 전후의 밀도를 갖는 소결체를 제조하여 그의 특성을 측정한 결과 PMN의 최대유전상수는 20,000으로 학계에 보고된 결과보다 우수하였다. PMN에 60 mol%까지의 PZN첨가시에는 최대유전상수가 모두 20,000이상이었으며 특히 40 mol%의 첨가시에는 최대 23,000에 이르는 최대유전상수를 얻을수 있었다. 큐리온도는 60 mol%까지의 PZN첨가시에 -5oC (PMN), 19oC (20 mol%까지의 PZN첨가), 43oC (40 mol% 첨가) 및 72oC (40 mol% 첨가)로 거의 직선선적으로 증가하였다. 주사전자현미경에 의한 미세구조 관찰결과 PMN의 평균입자크기는 소결온도에 따라 1.9 m (1150oC), 2.1 m (1200oC) 및 5.5 m (1250oC)로 증가하였다.
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- 한국생산기술연구원
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- 2000-08-29
용접용 고강도 알루미늄 소재 개발 2
1) 특허합금의 특성연구 분야: 특허합금의 기본적 특성을 평가하는 분야로 4차년도에는 in-situ 피로시험, 전위구조 분석에 의한 변형 특성 규명, 부식특성시험 등을 수행하였다. in-situ 피로시험 결과 Mn을 함유한 특허합금은 변형이 시편 전체에 걸쳐서 균일하게 일어나며 따라서 국부적인 변형 집중이 발생하지 않기 때문에 피로 저항성이 우수하다는 것을 확인할 수 있었다. 전위구조를 TEM으로 관찰하여 분석한 결과, 특허합금의 경우 전위가 분산상과 상호작용하면서 기존의 slip plane에서 새로운 slip plane으로 이동하는 cross-slip이 발생함을 알 수 있었다. 이것으로 특허합금의 특징은 균일한 변형은 전위와 Mn-dispersoid간의 상호작용에 의해 발생하는 cross-slip에 의한 것임을 알 수 있었다. Mn을 함유하지 않는 AIZnMg 합금과 특허합금의 부식피로균열 전파 시험 결과에 의하면 pit으로부터 피로 균열 전파의 정도가 훨씬 더딘 것으로 나타났다. 이는 부식분위기에서도 특허합금의 피로 균열 전파 저항성이 크다는 것을 말해준다. 또한 마모전극 실험결과 특허합금의 부식 저항성과 pitting 저항성이 우수함을 알 수 있었다. 2) 비열처리형 알루미늄 합금 개발: 본 연구과제의 당해년도 주요 연구 성과로서 새로운 압출용 알루미늄 합금의 개발에 대한 연구를 수행하여 합금 발명에 성공하였으며 국내 특허 출원된 상태이다. Al-Mg-Si 계열의 합금에 Mn을 첨가하여 새로운 압출용 알루미늄 합금을 발명하였으며 이들 발명된 합금은 as-extruded 상태에서 상용의 알루미늄 합금에 비하여 40MPa 이상 높은 항복 강도를 나타내었으며 그러면서도 연신율은 비슷하게 나타났다. 새로이 발명된 압출용 알루미늄 합금은 국내 특허 출원 (2 건) 된 상태이다. 국내 특허 출원 번호: 96-15274, 96-47702 3) 대형 압연판재 생산기술 연구 전년도 보다 두께가 더 두꺼운 300W*800L*100T 크기의 slab 생산을 시도하여 수소 함유량이 낮고 폭방향과 두께방향으로의 편석이 거의 없는 거전한 slab을 생산할 수 있었다. 이것은 DC 주소법에 의한 특허합금 생산 기술의 확보를 의미한다. 그리고 특허합금에 대한 가공열처리 연구를 수행하여 비용접용인 Al 7075 합금에 버금가는 인장강도를 얻을 수 있었다.
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- 한국생산기술연구원
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- 2000-08-29