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재료 > 기타 금속재료
-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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- 한국생산기술연구원
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- 2000-04-11
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재료 > 기타 금속재료
최근 반도체 산업의 급속한 발달로 인하여 단위 면적당 집적되는 트랜지스터의 수가 기하급수적으로 증가됨에 따라 동작중 발생 열에 의한 오동작과 장시간 사용에 의한 신뢰성 저하에 대한 대책이 시급한 상황이다. 이러한 문제를 해결할 수 있는 금속이 텅스텐-구리 합금으로써 이 합금은 세라믹 재질과 열팽창 계수가 비슷하고 방열 능력이 뛰어나 반도체 소자의 열흡수재로서 최적의 금속으로 알려져있다. 또한 텅스텐-구리 합금은 높은 강도를 갖는 텅스텐, 우수한 열 및 전기전도도를 보이는 구리의 특성을 모두 유지하는 최첨단 합금으로써 반도체 방열 재료 이외에도 전기 접점 재료나 고강도 부품, 내부식 재료, 그리고 고압 금속 필터 등에도 응용이 가능한 각광 받는 재료이다. 그러나 텅스텐은 융점이 매우 높고 강도가 높은 반면 구리는 융점이 낮고 강도가 낮아 두 금속을 합성하는 기술은 매우 어려운 기술로 알려져 있다. 본 연구에서는 수소와 아르곤 기체를 이용하는 유동층 환원 장치를 이용하여 머리카락 두께의 백분의 일정도의 미세한 텅스텐 분말에 구리를 균일하게 코팅시키는 유동층 분말 코팅법을 개발하였다. 구리가 균일하게 코팅된 텅스텐 분말을 이용하면 기존의 공정 시간인 수시간에서 1시간 이내로 소결 시간을 대폭 단축함은 물론 소결온도 또한 1300℃ 이상에서 1200℃ 이하로 감소시켜 경제성을 월등히 향상시켰다. 이러한 기술로 얻어진 텅스텐-구리 합금은 그 특성 또한 기존의 방법으로 형성된 합금에 비해 월등히 우수했는데, 전자 주사 현미경을 이용하여 내부조직을 관찰해보면 미세한 텅스텐 분말 사이사이에 구리가 균일하게 침투되어 있고 1200℃에서 10분 이내의 액상 소결만으로도 이론 밀도에 가까운 충진율을 얻을 수 있었으며 높은 충진율로 인해 강도가 높은 우수한 특성을 보이고 있다. (특허등록번호:93-21688)
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- 한국생산기술연구원
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- 2000-04-11
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재료 > 기타 금속재료
여러 가지의 다양한 공구소재 중 현재 범용으로 가장 널리 사용되고 있는 고속도공구강은 국내제조기술이 선진국 수준에 훨씬 못미처 생산이 제대로 이루어지지 않고, 특히 고급고속도공구강은 전량 수입에 의존하고 있는 실정이다. 본 연구원에서는 지난 2년간의 분말고속도공구강의 연구개발결과를 바탕으로 앞으로의 지속적인 연구개발을 통해 경제규모의 양산기술을 확립하여 지금가지 수입에 의존해 오던 각종 분말고속도공구강제품 및 소재의 수입대체를 목적으로 본 연구를 수행하였으며 그 결과는 다음과 같다. 분말제조에 있어서는 서로 다른 4종류의 가스분사다이를 자체 설계 및 제작하여 시제품분말제조에 의해 그 특성을 평가한 결과 제조된 분말은 적절한 분말제조조건하에서는 기존 수입분말과 동등 혹은 우수한 특성을 가졌다. Hip에 의한 Billet제조분야에 있어서는 Anval 30고속도공구강분말을 이용한 100kg급 중형 빌렛제조공정을 확립하였다. 제조된 HIP빌렛의 열간압연은 가열온도 1100-1150℃ 범위가 적절하였으며 열간압연 및 Swaging에 의해 Endmill용 소재로 최종 φ16.7mm의 봉재를 성공적으로 제조하였다. 봉재의 총격치 및 경도는 ASP30소재와 비슷한 수준을 나타냈으며 시제품봉재로 제작된 Endmill의 절삭내마모성은 ASP30 수입소재로 제작된 Endmill보다 실험실용 빌렛인 경우 우수하였지만 소형빌렛인 경우 다소 열세로 나타났다.
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- 2000-04-11
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재료 > 기타 금속재료
-보다 우수한 나노조직의 재료의 개발에 대해서 국내에서도 그 필요성이 인식되어 많은 대학과 연구소 및 기업체들이 활발히 연구를 전개하고 있다. 이에 맞추어서 본 연구에서는 세계적으로 이 분야에서 새롭게 시도되는 재료 합성 프로세스 기술 이라고 할 수 있는 초음속 플라즈마 입자퇴적 에의한 나노조직의 재료합성 프로세스를 세라믹스의 막합성 에 적용하는 프로세스 이다. 노즐팽창을 이용한 나노미립자의 플라즈마합성, 합성된 미립자의 초음속 충격퇴적 이 핵심이 되는 본 프로세스에의해 나노입자생성그대로를 나노 조직의 재료합성으로 가능케하여 실험실단계에서 산업적인 단계로 끌어올릴 수 있는 차세대 방법으로서 기대할 수 있다. 이 방식이 기계적 재료에 적용될 때 한층 진일보된 고강도,고경도,고인성 등 우수한 물성을 갖는 재료를 개발할 수 있을 것으로 기대되며, 기능 재료 (또는 경사 기능재료)에 적용될때 전자적 특성, 자기적특성 및 광학적 특성을 포함한 모든분야에 있어서 기존재료보다 우수한 물성치를 갖는 재료를 개발하는 데에 지대한 도움이 될 것으로 기대된다.
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- 2000-04-11
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재료 > 기타 금속재료
가스터빈용 핵심 부품의 주종을 이루고 있는 초내열 합금 부품에 대한 제조기술 확립과 부품의 응용 개발을 통해 현재 낙후된 국내 초내열 합금 관련 기술을 발전시키고 국내 초내열 합금 관련 소재 산업을 활성화 시키기 위해 가스터빈의 효율에 가장 중요한 터빈 블레이드 제조기술 개발과 새로운 초내열 합금의 설계 및 개발을 수행했으며 가스 터빈 부품의 수명 향상 등에 필수적인 코팅기술 등의 개발을 수행했다. 더불어 이러한 합금의 고온 강도를 더욱 늘리기 위해 ODS MA합금 개발 및 이의 응용기술을 개발하기 위한 연구를 수행했으며, 선박 엔진용 초내열 합금의 단조기술 개발 및 용접 특성 연구를 통해 선박 엔진용 밸브 개발을 위한 연구도 병행하여 수행하였다.1. 가스 터빈용 터빈 블레이드 제조기술 개발 1, 2차년도에서 연구한 결과를 분석, 문제점을 보완하고 세라믹 코어 개발, 시제품 제작 및 특성 분석을 통해 중공형 다결정 터빈 블레이드 제조의 최적 공정조건 선정, 2단계 대비 연구 수행2. 초내열 합금 설계 및 개발 새로운 후보합금 설계 및 미량원소 조절법과 각 원소별 회수율 등을 확립하였고 후보 합금들의 고온 기계적 특성조사와 주조성 시험을 수행하였다.3. 가스 터빈용 터빈 부품제조에 필수적인 초청정 내열합금 제조 및 코팅기술개발 코팅의 기구 규명 및 구체적인 작업조건의 확립을 위한 코팅층 분석과 3차원 형태의 시편에 대한 코팅을 위한 자동화 공정 연구 개발 및 이를 이용한 실부품에 대한 코팅 작업 수행4. 초내역 ODS MA 합금 설계 및 응용 INCO사의 Alloy 92에 대한 연구를 통하여 새로운 합금을 개발하였으며 이들 합금에 대한 최적 열처리 공정 연구 및 결정립계 형상비와 초기 압출재의 미세 조직 사이의 관계 연구를 통한 합금 특성 개선5. 초내열 합금 단조품 개발 초내열 합금 및 내열강의 마찰 압접 및 압접부의 기계적 특성 조사와 압접부의 후열처리를 통한 특성 향상 방법 모색
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- 2000-04-11
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최근에 개발된 고성능 가스터빈 및 제트엔진의 터빈 블레이드로 사용되는 중공형 터빈블레이드의 국산화 개발을 위한 제조공정과 소재특성연구를 수행하였으며 그 내용은 다음과 같다.가스터빈의 핵심부품인 터빈블레이드 제조기술 개발에 필요한 요소기술의 국내개발 - Ceramic Core 사출, 성형, 소성 기술 개발 - Ceramic Core 함유 왁스모형 사출, 주조방안, 주형기술 - 진공정밀주조기술개발 및 Ceramic Core 제거, 후처리 기술 개발 초내열합금 특성 연구 - 열처리에 따른 초내열합금 특성개선 - 단결정응고 및 단결정 초내열합금 특성연구 터빈 블레이드 주조시 컴퓨터를 통한 응고 해석 단결정 주조용 Ceramic Mold 개발러시아 초내열합금 기술의 국내 산업에 활용
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- 2000-04-11
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재료 > 기타 금속재료
최근들어 환경문제에 대한 인식이 증대하고, 1992년 CAFE 법안, 1994년 기후변화협약 등의 법적인 제제조치 등에 따라 화석연료 사용 저감이 수송기기 산업의 주요 당면과제로 대두되고 있으며, 이에 따라 자동차 업계에서는 현재 사용되고 있는 화석연료의 연비향상 혹은 대체 에너지 개발에 박차를 가하고 있다. 연비향상을 위해서는 경량화가 가장 중요한 잇슈로 인식되고 있으며, 차세대 대체에너지로 인식되고 있는 전기에너지를 사용할 경우 자체의 경량화가 필수적인 것으로 인식되고 있다. 또한 사용자는 고효율 (높은 연비)와 안정성을 요구하고 있다. 현재 각 자동차업체에서는 안정성의 향상을 위해 더 많은 부품을 요구하고 있어 오히려 연비를 저하시키고 있으나, 경량소재를 사용할 경우 안정성과 동시에 고효율이라는 요구조건을 만족시킬 수 있어, 경량 신소재 개발은 필수적이라 할 수 있다. 현재까지 개발된 경량소재의 경우, 알루미늄 합금의 경우 사용온도가 150℃ 이하로 제한되어 있으며, Ti 합금의 경우 높은 가격과 높은 비중으로 인해 그 사용이 제한되고 있다. 본 연구에서는 급냉응고/분말야금법을 이용하고, 합금설계를 통하여, 최고 사용온도 400℃의 고온용 알루미늄 합금 개발을 목적으로 하고 있다. 이를 위해 현재까지 각국의 고온용 알루미늄 합금 개발 결과를 토대로 가장 우수한 성질의 Al8009 (FVS0812; Al-Fe-V-Si 계 합금)을 토대로 Ti, W 등의 합금원소를 첨가하여 분산상의 고온 안정성을 꾀하고, 제조공정을 개발함으로써 결정립 미세화를 통하여, Ti 합금에 비해 비강도 (강도/밀도), 비강성 (강성/밀도)이 높은 합금을 개발하였다.개발된 합금으로 자동차 엔진 경량화를 위해 흡기밸브 (intake valve), spring retainer 등에 적용하여 실차시험을 수행하였으며, 기존 steel 소재 대비 24.8%의 경량화화 함께 jump bounce 발생 RPM이 향상된 결과를 얻을 수 있었다. 아울러, 경량소재를 채택함으로써 구동 torque의 감소에 따라 연비의 향상이 기대되고 있어, 향후 더 많은 부품에의 적용이 가능할 것으로 기대된다.
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- 2000-04-11
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재료 > 기타 금속재료
본 연구에서는 니켈기 보통 주조 초내열합금에 대하여 대상 합금계를 선정하고, 원료금속을 이용하여 진공 용해한 후 정밀주조를 거쳐 부품제조까지 모든 제조겅정을 순수한 국내의 기술로 진행시킴으로써 블레이드 제조과정에서 발생하는 각종 노우하우에 대한 보다 구체적인 데이터를 축적하고, 선진국으로부터 보다 효율적인 기술 도입 뿐만 아니라, 궁극적으로 순수한 국내기술로서 가스터빈 블레이드를 제조할 수 있는 기반을 확립하는데 그 의의가 있다. 후보합금으로 선정한 6개의 합금 중에서 합금 C의 크립파단 수명이 세계 최강의 특성을 가지고 있는 것으로 판명되어 외국특허를 출원할 준비를 하고 있으며, 고온 인장시험, 열처리에 의한 미세조직 변화와 분석, 반복산화시험, 고온 압축시험 등을 통하여 합금 C의 우수성을 확인할 수 있었다. 이 합금은 연신율이 기존의 주조합금과 비슷한 수준이며, 각종 고온 특성이 여타 합금에 비하여 월등하므로 블레이드 재료뿐만 아니라, 극심한 산화분위기 혹은 고온에서 사용하는 각종 밸브재료로서 사용이 가능할 것으로 판단된다.
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- 2000-04-11
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재료 > 기타 금속재료
열간압연용롤 재료로 고속도강이 개발되어 실제 조업에 이용되고 있다. 실제 열간 압연 조업에 있어서 롤의 표면 온도는 약 600℃까지 상승하고, 압연공정시 냉각수를 사용하므로 롤의 표면에서는 수증기 분위기하에서의 산화가 일어나게 된다. 본 연구에서는 실제 조업온도인 600℃에서 산소 1기압, 그리고 실제 조업조건과 유사한 수증기 분위기하에서의 고속도강의 표면 산화실험을 행하였다. 산소분위기에서는 고속도강은 기지인 Fe뿐만 아니라 탄화물도 산화가 일어나며 탄화물의 산화가 기지의 산화보다 활발하게 이루어진다. 따라서 탄화물의 산화물과 기지사이가 취약해질것으로 예상된다. 그러나 수증기분위기 하에서는 고속도강은 표면 전체에서 균일하게 산화가 일어나지 않는다. 탄화물은 산화되지 않고 기지만 산화되며, 산화시간이 증가함에 따라 기지의 산화물이 탄화물을 덮어가는 양상을 보인다. 산화막은 Fe3O4와 Fe2O3였으며 접착력이 약한 성긴부분과 치밀한 부분의 두층을 이루고 있다. 성긴 부분에서는 XRD결과 Fe3O4와 Fe2O3가 함께 관찰되나 치밀한 부분에서는 Fe3O4만 관찰되었다.
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- 한국생산기술연구원
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- 2000-04-11
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일반기술
재료 > 기타 금속재료
알루미늄 튜브 내벽의 코팅 - 사용온도범위 : -10 ∼ 50℃ , Withstand pH 8 ∼ pH 11tube의 수명 연장, 내부식성 코팅에 의한 제품의 품질보호 향상, 휘발성분의 휘발 방지 및 변질 방지, 중금속 오염 방지 기능 (의약품의 경우), 제조공정이 복잡함.
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- 한국생산기술연구원
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- 2000-04-11
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재료 > 기타 금속재료
급증하는 에너지 소비에 따른 전력 및 석유화학산업의 대규모 설비확장과 도시 쓰레기의 증가에 따른 쓰레기 소각로 등의 건설 등에 따라, 이들 설비의 극심한 부식환경에서 견딜 수 있는 초내식성 스테인리스강의 수요가 날로 증가하고 있으며, 이들 초내식성 강 중 특히 이상(α+γ) 스테인리스강은 우수한 가공성 및 인성을 가지는 오스테나이트(γ)와 우수한 내식성 및 강도를 제공하는 페라이트(α)상이 약 50:50 정도로 구성되어 있어, 강도가 기존의 오스테나이트 스테인리스강에 비해 2배 정도 높고 국부부식 및 응력부식에 대한 저항성이 우수하여 최근 매우 각광받고 있는 내식재료이다. 현재 상용화 되어있는 이상 스테인리스강은 초내식성 이상 스테인리스강(2507)은 25Cr, 7Ni, 2-4Mo, 0.2-0.3N을 기본 조성으로 하고 있다. 이중 특히 Mo은 이 합금계의 국부부식 및 응력부식에 대한 저항성을 향상 시키는 원소로 첨가되고 있으나, 600 - 1000 ℃의 고온에서 노출시 시그마(σ)상을 형성시켜 재료를 취화시키는 단점을 가지고 있다. 이러한 취약한 상의 형성을 막기 위하여, 이상 스테인리스강의 제조 시에는 급속냉각 방식을 택하고 있으나, 이러한 급속냉각의 효과가 내부까지 미치지 못하는 대형 주조품, 단조품, 봉재등의 생산이 곤란하다. 따라서, 최근에는 이러한 Mo를 일부 다른 원소(특히, W)로 대체하고자 하는 연구가 몇몇 국가에서 진행되고 있다. 이번에 한국과학기술원의 부식 및 표면처리 실험실에서는 고 크롬 이상 스테인리스강에서 Mo를 일부 W으로 대체하여 시그마상의 형성으로 인한 내취화성을 대폭 향상시키고 국부부식 저항성을 높인 새로운 조성의 이상 스테인리스강을 개발하였다. W 함유 이상 스테인리스강의 우수한 부식 특성 및 내취화성 이번에 개발된 강은 Fe를 기지로 하여 25Cr, 7Ni, 3W, 1.5Mo, 0.25N의 조성을 갖는 이상 스테인리스강으로서 850 ℃의 고온에서의 시그마상의 형성속도가 기존의 Mo함유 스테인리스강에 비해 현저히 낮았다. 또한, 80 ℃, 4M NaCl 용액에서 핏팅전위값이 758 mV(SCE)로서 기존의 2507에 비해 200 mV이상 높아 매우 높은 국부부식 저항성을 나타내었다. 한편, 35 %, 비등 MgCl2 용액(127 ℃)에서도 응력부식이 일어나지 않음으로써, 매우 높은 응력부식 저항성을 보여 주었다. 한편 850 ℃에서의 시효처리시의 시그마상의 형성속도에 있어서도, 2507 강에서는 시그마상의 형성으로 인한 기계적 성질의 감소현상이 매우 빠르게 일어나는 반면에, 2507W강의 경우 시그마상의 형성속도가 상대적으로 매우 느리므로, 기계적 성질의 퇴화도 느리게 일어나는 것으로 나타났다. W 함유 스테인리스강의 우수한 용접성 W이 첨가된 2507 W 합금의 경우 오스테나이트 분율의 증가, 그에 따른 입내 석출상 감소, 페라이트 결정립 미세화 효과에 의해 용접 모사 후의 용접열영향부에서 2507 강에 비해 높은 충격 인성치를 나타내었다. 앞으로의 전망 따라서, 이번에 개발된 초내식성 고강도의 이상 스테인리스강은 고온에서의 취화를 현상을 현저히 낮추어, 대형 주조물이나 봉재등의 생산이 가능하고, 또한 국부부식 저항성도 기존의 이상 스테인리스강에 비해 뛰어나며, 용접성도 상대적으로 우수한 것으로 나타나 현재 국내의 전력 및 석유화학산업의 구조용 재료로 사용되고 있는 오스테나이트 강을 대체하고 또한, 앞으로 건설될 도시 쓰레기 소각로 탈황설비 등의 구조 재료로 널리 사용될 수 있을 것으로 사료된다.
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- 한국생산기술연구원
- 등록일
- 2000-04-11
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일반기술
재료 > 기타 금속재료
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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- 한국생산기술연구원
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- 2000-04-11
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일반기술
재료 > 기타 금속재료
재료에 전류를 가함으로써 냉각이 가능한 Peltier 효과를 나타내는 열전재료는 전자냉각 분야에 응용하기 위하여 많은 연구가 진행되고 있다. 전자냉각소자는 열응답 감도가 높고 선택적 냉각이 가능하며 작동부분이 없어 구조가 간단하기 때문에, CCD 촬상소자, IR 센서, 고출력 power transistor, 광통신용 LD 모듈과 같은 전자부품의 냉각에 사용되고 있다. 또한 전자냉각소자는 자동차용 냉장박스, 냉정수기, 김치 저장고 등에 실용화되고 있으며, DNA 배양기, 혈액 보관조, 항온조와 같은 과학장비나 반도체 에칭용액 chiller 등과 같은 산업용 장비에 응용되고 있다. 전자냉각 모듈의 성능은 모듈을 구성하고 있는 p형 및 n형 열전재료의 Seebeck 계수 , 전기비저항 및 열전도도 로 표시되는 성능지수 (Z = 2/)에 의존하며, 열전재료의 성능지수가 증가할수록 전자냉각 모듈의 에너지 변환효율이 증가한다. 현재 전자냉각소자의 제조에는 일방향 응고법으로 성장시킨 Bi2Te3계 단결정 열전재료가 일반적으로 사용되고 있다. 그러나 Bi2Te3계 단결정 열전재료는 성능지수는 우수하나 기계적으로 취약하여 소자가공시 수율 저하가 문제가 되고 있어, 최근 기계적 강도가 향상된 다결정 열전재료의 제조공정에 대한 연구가 활발히 이루어지고 있다. 본 연구실에서는 기계적 합금화 공정을 이용하여 Bi2Te3계 다결정 열전재료의 제조공정 개발에 관한 연구를 진행중에 있다. 기계적 합금화 공정은 상온공정이기 때문에 기존의 다결정 열전재료 제조공정인 "용해/분쇄"법과 비교하여 제조단가를 낮출 수 있는 장점이 있다. 기존의 "용해/분쇄"법으로 제조한 p형 Bi2Te3계 다결정 열전재료의 성능지수가 ∼2.8 × 10-3/K 인데 반해, 본 연구실에서는 성능지수가 3.3 × 10-3/K로 매우 우수한 p형 (Bi0.2Sb0.8)2Te3 열전재료를 개발하였다. n형 열전재료로는 성능지수가 2.1 × 10-3/K로 기존의 "용해/분쇄"법으로 제조한 열전재료의 값과 동등한 다결정 Bi2(Te0.9Se0.1)3 열전재료를 개발하였다.
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- 한국생산기술연구원
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- 2000-04-11
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재료 > 기타 금속재료
Flux를 이용한 Mg합금스크랩(AZ91) 재용해/정련시험 연구결과를 요약하면 다음과 같다. (ⅰ) 요소설비기술의 안정성 확보 : aluminized 도가니 제조법 확립 및 그 도가니의 실용성 입증, 그리고 공압 motor에 의한 기계적 교반법의 안전성을 실증하였다. (ⅱ) 용해, 정련 및 주조등의 기반기술 습득 : Flux 무산화 용해기술, 안전한 용탕 교반기술, sludge 및 dross 제거기술, 그리고 산화막의 혼입이 없도록 하는 출탕기술을 습득하였다. (ⅲ) Fe 함량 조절 가능성 확인 및 Fe 제거기구 구명 : 용해도 이상의 Fe는 AlMnFe 삼원계 화합물 로 석출 침전하므로 용탕의 온도를 650-670oC로 유지하면 ASTM Fe 규제치에 합치하는 재용해 지금 을 제조할 수 있었다. (ⅳ) 수소제거 및 분석 : 재용해지금내 수소함량은 진공고온추출법으로 분석할 수 있었고 교반과 Ar 가스 취입을 병행하여 정련하면 수소함량이 4.6-4.7 ppm인 재용해 지금을 제조할 수 있었다. 이 값은 일차지금의 수소함량(5-10 ppm)과 유사하므로 교반 및 Ar 가스 취입공정은 수소제거에 효과적임을 확인할 수 있었다. (ⅴ) 감압응고시험으로 수소에 기인한 기공을 확대하여 관측할 수 있었고 기공발생량은 수소의 양에 비례하므로 현장용 수소분석법 개발이 가능함을 확인하였다. (ⅵ) 제조된 재용해지금의 표면 및 단면은 깨끗하였고 인장강도는 200.3±9.8MPa, 연신율은 7.7± 2.8%로 측정되었으며 이 값은 일차지금의 인장강도(187.3MPa), 연신율(2.2%)과 비슷하였다. 상기의 내용을 종합하면 1차년도 연구로부터 얻어진 주된 결과는 Mg합금스크랩(AZ91)으로부터 사용자의 요구에 부응하는 다이캐스팅용 재용해 지금을 제조할 수 있는 기반기술을 확보하였다는 점이라 하겠다.
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- 한국생산기술연구원
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- 2000-04-11
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일반기술
재료 > 기타 금속재료
다층 금속여과망 필터는 미리 제직된 형태의 여과 기공을 갖는 금속망을 사용하므로 여과기공 크기 제어가 용이하고 용도에 알맞은 형태로 소성가공이 가능할 뿐만 아니라, 스테인레스강 등을 재질로 하는 금속망을 사용할 경우 내식성이 강하여 세정을 통한 재사용이 가능하게 되는 등 많은 장점을 갖는다. 현재 국내 화섬업계에서 사용되고 있는 다층 금속 여과망 필터 소재는 전량 수입에 의존하고 있다. 이러한 국내산업체 실정에 비추어 본 연구진은 다층 금속여과망 소재의 제조기술 개발연구에 착수하게 되었다. 다층 금속여과망 제조에 있어 핵심기술은 미세한 여과기공을 갖는 약한 필터층의 변형이 없이 다층의 금속망이 접합되도록 하는 것이며, 아울러 여러 겹으로 동시에 다층 금속여과망 제조물을 생산하는 기술이다. 따라서 본질적으로 본 생산기술은 소결접합에 기초하여 전체 공정을 최적화 하는 것이다. 본 연구에서는 여러 공정변수를 조절하여 우수한 접합성을 갖는 다층 금속여과망 소재 제조기술을 개발하였으며, 소형의 시작품을 제조하였다.
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일반기술
재료 > 기타 금속재료
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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일반기술
재료 > 기타 금속재료
SHS(Self Propagating High Temperature Systhesis)법은 외부의 추가적인 에너지 공급이 없이 자발적으로 반응이 진행되는 공법으로서 이 방법을 이용하여 입도분포가 균일하고 초미립, 고순도(99.9%이상, 1마이크로미터이하)의 W, Mo, Ti, Re 등 고융점금속을 금속산화물로부터 제련할 수 있으며 SiC, TiC, AlNi, Fe3Al 등 탄화물 및 금속간화합물을 저렴하게 제조할 수 있슴.본 기술을 통하여 경제성 있는 고융점 곰속 재련기술을 산업화할 경우 과학기술이 국가경제의 사활을 좌우하는 시대에 대부분을 수입에 의존하던 고융점 금속 소재 시장에 국제적으로 우위를 차지할 수 있을 뿐만 아니라 수출산업에도 기여할 수 있슴.SHS법은 고온에서 단시간에 자발적으로 합성되므로 생성물은 외부기체와 접촉하는 순간이 짧고 매우 높은 온도에서 반응이 진행되므로 자기정제(Self purificatin)효과에 의한 고순도 초미분체의 화합물을 얻을 수 있슴. 본 기술을 통하여 경제성 있는 고융점 곰속 재련기술을 산업화할 경우 과학기술이 국가경제의 사활을 좌우하는 시대에 대부분을 수입에 의존하던 고융점 금속 소재 시장에 국제적으로 우위를 차지할 수 있을 뿐만 아니라 수출산업에도 기여할 수 있슴.
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재료 > 기타 금속재료
각종 전자 부품, 특히 트랜지스터나 집적회로(IC) 와 같은 제품은 인쇄회로기판(PCB)에 실장 되기전에 PCB 기판과 소자와의 납땜성을 높이기 위해 소자의 표면에 예비 솔더링을 실시하고 있다. 이러한 예비 솔더링에는 주로 저가의 제품을 위한 주석 도금과 고품질을 요구하는 제품을 위한 납도금으로 크게 두가지로 이루어져 있는에 납도금의 경우 산처리 공정과 화공 약품이 쓰이는 플럭스처리로 구성되어 있기 때문에 공정에 사용된 폐액처리는 물론 전처리시 표면에 흡착된 화공 약품의 세척에 사용된 폐수의 처리등이 원가상승은 물론 환경 문제로 까지 대두되고 있다. 본연구는 납 용탕에 초음파를 인가함으로써 납과 리드와의 접착성 및 젖음성을 향상시켜 산처리나 플럭스처리 없이도 납도금이 가능하도록 하였다. 전처리를 없앰으로서 환경오염을 근본적으로 막을수 있으며 이에따른 처리비용 문제, 초음파에 의한 납과 리드와의 젖음성 향상에 의해 납조의 온도를 낮출수 있어 경제성이 월등히 향상되었다. 납도금시 초음파를 인가하면 리드의 주성분인 구리가 납 용탕내에 용해되어 도금된 납에 구리가 함유되는 문제점이 있어 실용화에 어려움이 있었으나 본연구에서는 온도에 따른 구리의 금속간 화합물 형성에 대한 연구에 의해 납용탕에 용해된 구리성분을 효과적으로 제거하는 기술을 사용하여 일본이나 미국등 기술선진국에 앞서 실용화에 성공하였다.
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- 2000-04-11
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일반기술
재료 > 기타 금속재료
철도 레일 테르미트 용접재료 개발에 관한 연구는 크게 점화재 제조 실험과 용접재 제조 실험 으로 구분하여 조사하였다. 먼저 점화재 제조 실험의 경우 알루미늄 분말은 입도가 작을 수록 점화시간이 단축되고 재현성도 일정하게 나타나고 있다. 또 철산화물은 입도가 너무 크거나 작으면 알루미늄과의 접촉면적이 작아지고 균질한 혼합이 어려워 점화시간이 길어지므로 입도를 적절히 조절해 주어야 한다. 그리고 알루미늄과 산소와의 몰비(MAl/MO)는 주요한 조전중의 하나로 몰비증 가에 따라 점화시간이 단축된다. 이와 함께 열선의 Power증가에 따라 점화시간이 단축되고 점화 에 필요한 Energy도 상당히 감소하고 있다. 대체로 점화제 제조의 적정조건은 철산화물의 입도를 17㎛정도로 그리고 알루미늄 분말은 30㎛ 정도로 하여 몰비 0.8 내지 1정도에서 30분동안 혼합한 다음, 14cm 열선으로 180W에서 점화하면 6-10초 이내로 점화시간을 단축할 수 있다. 한편 용접재에 의한 테르미트 반응시 Mold는 철용탕이 충분한 열량을 유지할 수 있도록 700℃ 부근에서 예열해주어야 한다. 용접재 제조시 알루미늄과 산소의 몰비가 이론치인 0.67보다 적은 경우는 반응이 조용히 일어나고 불꽃이 비산되는 현상도 격렬하지 않으나, 몰비가 큰 경우에는 불꽃이 매우 밝으며 비산되는 현상도 상당히 격렬하게 일어나고 있다. 특히 미량원소의 첨가에 따라 몰비가 다르게 나타나는데, 미량원소를 첨가하지 않을때는 몰비를 0.67-0.73으로 하여야 열량이 충분하여 철시편 내부에 기공이 생기지 않으나 금속철을 첨가하면 몰비를 0.73으로 높혀주어야 한다. 또 SiC를 첨가하는 경우는 몰비를 0.6으로 낮추고 SiC를 1.5% 정도 첨가하는 것이 적절하다. 대체로 용접재 제조시 적정조건은 철산화물과 알루미늄의 입도를 20/100mesh 및 30/100 mesh로 조절하고, 몰비 0.6에서 금속철과 SiC를 각각 5% 및 1.5%정도 첨가하여 혼합한 다음 14cm 열선으로 180W의 Power로 점화하면 연속적으로 테르미트 반응이 일어나고 위 조건에서 얻어진 금속철은 기공이 없고 성분함량은 레일규격내에 해당되고, 철회수율은 90% 정도이다.
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- 2000-04-11
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일반기술
재료 > 기타 금속재료
-마르텐사이트변태를 하는 NiTi계, CuZnAl계 및 FeMnSi계 합금 등은 적절한 합금조성의 선택 및 열처리 등에 의해 형상기억효과 또는 초탄성효과를 나타낸다. 이러한 특성들은 이미 외국에서는 의료분야, 가전제품 및 산업분야 등의 온도센서, 소형 엑츄에이터 및 초탄성을 이용한 제품 등에 응용되고 있다. 그러나 국내에서는 아직 치열교정용 초탄성와이어에만 일부 이용되고 있을 뿐 이들 합금의 개량 및 제품의 설계·응용 등에 대한 연구개발 등에는 많은 연구가 진행되고 있지 못한 실정이다. 본 실험실에서는 수년간 기존의 NiTi계 및 CuZnAl계 합금을 이용한 온도센서 및 엑츄에이터 설계 및 제조기술에 대한 연구를 수행하여 여러 제품에 응용하여 온도센서, 엑츄에이터 및 초탄성합금 응용기술을 확보하고 있다. 또한 기초연구로서 단결정 CuAlNi합금, FeMnSi계 합금 및 CuZr계 합금들의 제조방법 및 특성규명 등에 대한 연구들이 수행되고 있다.
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- 2000-04-11
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