초록 ▼

▷ 본 연구는 다원 합금계 상평형에 대한 열역학 계산 기법과 Finite Difference Method에 의한 확산 simulaton 기법을 통합하여 다원 합금상 간의 확산 변태 거동을 기술할 수 있는 simulation 기법(algorithm)과 computer program의 개발을 목표로 하였다. Mass balance error를 유발하지 않는 확산 simulatkon 기법을 개발하였으며, 이에 본 연구를 통해 고안된 이종 소재간 계면반응

▷ 본 연구는 다원 합금계 상평형에 대한 열역학 계산 기법과 Finite Difference Method에 의한 확산 simulaton 기법을 통합하여 다원 합금상 간의 확산 변태 거동을 기술할 수 있는 simulation 기법(algorithm)과 computer program의 개발을 목표로 하였다. Mass balance error를 유발하지 않는 확산 simulatkon 기법을 개발하였으며, 이에 본 연구를 통해 고안된 이종 소재간 계면반응 예측 모델을 반영시키고, 세계 최초로 다상 합금 간 확산반응을 simulation할 수 있도록 확장시킴으로써, 정확도 및 활용성 면에서 세계적으로 독보적인 수준의 확산 simulation 용 computer program을 완성하였다. ▷ 개발된 확산 simulation 기법을 Ni의 aluminizing 및 homogenizing시 표면에 형성되는 여러종류 alumide들의 성장 속도 예측, Ti/Al₂O₃계면 반응시 중간상 형성 거동 및 기존의 연구 수준에서 설명이 불가능하였던 TiAl 형성.소멸 거동에 대한 설명, stainless 강 응고시 δ-ferrite 잔류량 및 응고 편석 예측 등에 적용시켜 성공적인 결과를 얻었으며, 다원계 다상합금 간 확산반응을 기술하는데 적용하여 계면에서의 농도 변화 및 상조직 변화를 성공적으로 예측해 낼 수 있음을 보임으로써, 확산 simulation의 활용 분야를 보다 실용적인 소재.공정개발 분야로 확장시킬 수 있었다.

목차 Contents

• 1. 서론...9
• 1.1 연구 배경...9
• 1.2 연구 목표 및 개요...11
• 2. 상평형 열역학...14
• 2.1 열역학 모델...14
• 2.2 상평형 계산...16
• 3. 다원 확산 모델링...22
• 3.1 다원 확산 계수 모델...22
• 3.2 다원 확산 계수의 속도론적, 열역학적 의미...26
• 3.3 확산 방정식의 수치해석적 해법...32
• 4. 계면 반응의 열역학 및 속도론...34
• 4.1 계면 반응 예측 모델...34
• 4.2 다원계 이종 소재간 계면 반응 예측...36
• 4.3 Metal/Si 계면에서의 silicide 형성 반응 해석...43
• 5. 다원 $\cdot$ 다상 확산 변태 수치 모사...55
• 5.1 기본 가정 및 기본 방정식...55
• 5.2 기본 확산 방정식의 finite difference form 으로의 변환...56
• 5.3 Flux Balance Equation 의 유도...60
• 5.4 Simulation Algorithm 의 일반화...63
• 5.5 Model Simulation...72
• 6. 확산 변태 Simulation 의 응용...76
• 6.1 Metal/Ceramics ($Ti/Al_2O_3$) 계면 반응 분석 및 예측...76
• 6.2 다층 확산쌍 ($Al_3Ni_2/AlNi/Ni_3Al/Ni$) 에서의 상전이 Simulation...79
• 6.3 응고 거동 예측을 위한 확산 Simulation...84
• 6.4 다상 합금 (Multiphase Mixture) 간 확산 반응 Simulation...90
• 7. 결론...98
• 7.1 연구 결과에 대한 종합 결론...98
• 7.2 연구 개발 목표 달성도 및 대외 기여도...99
• 7.3 연구 개발 결과의 활용 계획...100
• 참고 문헌...101
• 부록 : 관련 출판물 목록...105