초록 ▼

탄소/탄소 복합 재료는 차세대 구조용 소재로 주목 받고 있으나 내산화성이 취약하므로 내산화 코팅이 필요하다. 본 연구에서는 경사 기능 재료 기술을 응용하며 탄소/탄소 복합재 표면에 내산화 특성이 우수한 경사 기능형 내산화 코팅층 형성하여 내산화 특성이 우수한 탄소/탄소 복합재를 개발하고자 하였다. Si 슬러리에 소량의 Al을 첨가함으로써 코팅 공정에서 액상 Si가 탄소/탄소 복합재 내부로 과다 함침되는 현상을 억제시킬 수 있었다. Al 첨가가 액상 Si의 과다 함침을 억제시키는 원인을 규명하였다. 또한 슬러리 공정을 이용하여 Si-

탄소/탄소 복합 재료는 차세대 구조용 소재로 주목 받고 있으나 내산화성이 취약하므로 내산화 코팅이 필요하다. 본 연구에서는 경사 기능 재료 기술을 응용하며 탄소/탄소 복합재 표면에 내산화 특성이 우수한 경사 기능형 내산화 코팅층 형성하여 내산화 특성이 우수한 탄소/탄소 복합재를 개발하고자 하였다. Si 슬러리에 소량의 Al을 첨가함으로써 코팅 공정에서 액상 Si가 탄소/탄소 복합재 내부로 과다 함침되는 현상을 억제시킬 수 있었다. Al 첨가가 액상 Si의 과다 함침을 억제시키는 원인을 규명하였다. 또한 슬러리 공정을 이용하여 Si-MoSi₂/SiC 코팅층을 형성시킨 탄소/탄소 복합재의 내산화 특성을 시험 온도별로 평가하여 산화 분위기에서 사용 가능한 온도 범위를 결정하였다. 코팅층에 존재하는 잔류 Si로 인한 내산화 가능한 온도 범위를 고온으로 확장시키기 위해 질소 분위기에서 열처리 공정을 도입함으로써 코팅층 최외각에 Si₃N₄ 층이 형성된 Si₃N₄/Si-MoSi₂/SiC의 다층 코팅층을 형성시키는 기술을 개발하였다. 최외각의 Si₃N₄ 층은 액상 Si의 유동을 억제함과 동시에 고온에서 내산화 특성을 향상시키는 역할을 하여 1500℃까지 우수한 내산화 특성을 나타내었다. Si 슬러리에 boron을 첨가함으로써 1200℃에서 코팅된 탄소/탄소 복합재의 내산화 특성이 크게 향상되었으며 boron의 함량이 3 vol％만 첨가되어도 내산화 특성 개선에 큰 효과를 나타내었다. 이러한 연구에 의해 경사 기능형 코팅층의 형성으로 인한 우수한 내산화 특성을 갖는 탄소/탄소 복합재를 개발하였다.

목차 Contents

• 제 1 장 연구 개발 과제의 개요...12
• 제 2 장 국내외 기술 개발 현황...13
• 제 3 장 연구 개발 수행 내용 및 결과...14
• 제 1 절 슬러리 코팅 공정에서 Al 첨가 효과 연구...14
• 제 2 절 슬러리 공정으로 코팅된 탄소/탄소 복합재의 내산화 특성 평가...33
• 제 3 절 질소 분위기에서 열처리에 의한 다단 코팅층 형성 연구...44
• 제 4 절 B 첨가된 코팅층의 내산화 특성 연구...54
• 제 5 절 국제 공동 연구 결과...59
• 제 4 장 목표 달성도 및 관련 분야에 기여도...64
• 제 1 절 연구 개발 목표의 달성도...64
• 제 2 절 대외 기여도...65
• 제 5 장 연구개발결과의 활용계획...70
• 제 1 절 추가 연구의 필요성...70
• 제 2 절 타 연구에 응용...70
• 제 3 절 기업화 추진 방안...71
• 제 6 장 연구개발과정에서 수집한 해외과학기술정보...72
• 제 7 장 참고문헌...73