초록 ▼

$\bigcirc$ 316NG강의 최적재료 규격은 탄소와 질소의 합이 0.15 % 이하로서, 탄소의 함량이 <0.02%, 질소의 함량이 0.09-0.11 %가 최적의 함량이다. 인장강도는 탄소와 질소를 첨가한 강이 증가하고, 피로수명은 질소함량이 높은 경우가 증가하였다. 25,193 시간(2.87 year)에 이르는 장시간 크리프 파단의 경우 파단 연신율 및 단면 감소율은 20% 이하이었고, 크리프 속도는 $8.69{\times}10^{-8}/h$ 이었다.
$\bigcirc

$\bigcirc$ 316NG강의 최적재료 규격은 탄소와 질소의 합이 0.15 % 이하로서, 탄소의 함량이 <0.02%, 질소의 함량이 0.09-0.11 %가 최적의 함량이다. 인장강도는 탄소와 질소를 첨가한 강이 증가하고, 피로수명은 질소함량이 높은 경우가 증가하였다. 25,193 시간(2.87 year)에 이르는 장시간 크리프 파단의 경우 파단 연신율 및 단면 감소율은 20% 이하이었고, 크리프 속도는 $8.69{\times}10^{-8}/h$ 이었다.
$\bigcirc$ $600^{\circ}C$, 10만 시간에서의 크리프 파단 강도가 150 MPa을 보이는 FMS강의 화학 성분은 10Cr-0.5Mo-2W-0.2V-0.08N-0.2Nb-0.15C이다. Mod. 9Cr-1Mo강은 316NG강보다 인강강도는 높지만 연신율은 크게 감소하는 경향을 나타내었다. 시효시간에 따른 피로특성의 변화는 거의 관찰할 수 없었으며, 텅스텐 첨가에 의해 크리프 파단 강도가 크게 향상되었다.
$\bigcirc$ 316NG, 304, 316강의 온도변화, 냉간가공, 온도변화속도에 따른 열피로수명과 열적, 기계적 특성을 평가하였고, 크리프 균열성장 자료생산, 모델식 개발 및 확률론적 평가기법을 확립하였다.
$\bigcirc$ SiC/SiC 복합체의 whisker 성장공정 최적화를 통해 우수한 특성을 갖는 SiC/SiC 복합체를 개발하였으며 SiC 분말 슬러리와 SiC 테이프를 이용한 SiC/SiC 복합체의 고온가압소결공정을 확립하였다. 개발된 SiC/SiC 복합체는 기존공정 대비 치밀화 속도는 50% 이상, 고온($1300^{\circ}C$) 인장강도는 약 2배, 열확산도는 50% 이상 향상된 결과를 나타내었다.
$\bigcirc$ 지식기반 원자력재료 물성 DB 시스템 구축하였고 재료수명 예측프로그램 구현을 통한 재료의 설계용 관계식 도출 프로그램 구축 및 신뢰도를 분석하였다.

Abstract ▼

The project has been carried out for 2 years in stage III in order to achieve the final goals of performance verification of the developed materials, after successful development of the advanced high temperature material technologies for 3 years in Stage II. The mechanical and thermal properties of

The project has been carried out for 2 years in stage III in order to achieve the final goals of performance verification of the developed materials, after successful development of the advanced high temperature material technologies for 3 years in Stage II. The mechanical and thermal properties of the advanced materials, which were developed during Stage II, were evaluated at high temperatures, and the modification of the advanced materials were performed. Moreover, a database management system was established using user-friendly knowledge-base scheme to complete the integrated-information material database in KAERI material division.

목차 Contents

• 제 1 장 연구개발과제의 개요...53
• 제 2 장 국내외 기술개발 현황...55
• 1. 316NG강의 재료규격 결정, 시험자료 생산, 규격집 발간...55
• 2. 150MPa급 개량 FMS강 재료 규격집 발간...55
• 3. 고온 크리프 및 열피로 균열전파 자료집 발간, 평가 모델 개발...57
• 4. 저방사화 SiC/SiC 복합체 기술개발 현황...58
• 가. SiC 장섬유의 제조와 주요특성...61
• 나. SiC 복합체 제조기술 현황...63
• 다. SiC 복합체의 주요 노내외 특성...65
• 제 3 장 연구개발수행 내용 및 결과...70
• 제 1 절 316NG강의 재료규격 결정, 시험자료생산, 규격집 발간...70
• 1. 316NG강의 탄소와 질소함량에 따른 인장 및 피로특성...70
• 가. 실험방법...70
• 나. 인장특성...71
• 다. 피로특성...72
• (1) 피로수명 변화...72
• (2) 응력-사이클 곡선...72
• (3) 소성유기 마르텐사이트의 변화...73
• (4) 전위구조의 변화...73
• (5) 결정입계 탄화물의 관찰...73
• 2. 316NG강의 크리프 특성...78
• 가. 장시간 크리프 파단 데이터 획득...78
• 나. 장시간 파면 미세조직 관찰 결과...78
• 다. 용접부의 장시간 크리프 파단 데이터 획득...79
• 라. 최소구속법에 의한 장시간 크리프 수명 예측...80
• (1) 서론...80
• (2) 최소구속법의 일반식...81
• (3) 결과 및 고찰...82
• (가) 크리프 파단 데이터의 수집...82
• (나) 상수 A 값의 결정 및 회귀분석...82
• (다) P 및 G 함수의 결정...84
• (라) A값에 따른 온도별 수명 예측...85
• (4) 결론...86
• 3. 316NG강의 재료규격...103
• 제 2 절 150MPa급 개량 FMS강 재료규격집 발간...104
• 1. FMS강의 인장 및 피로 특성...104
• 가. 실험방법...104
• 나. 실험결과...105
• (1) 316NG강과 Mod. 9Cr-1Mo강의 특성 비교...105
• (가) 인장특성...105
• (나) 응력완화특성...105
• (다) 피로특성...105
• (2) 열처리의 영향...106
• (3) 시효의 영향...106
• (4) 시험온도의 영향...107
• (5) 파면관찰...108
• (6) 전위구조 관찰...108
• 다. 요약...108
• 2. FMS강의 크리프 특성...125
• 가. 텅스텐 첨가에 따른 크리프 파단강도 향상...125
• 나.150MPa급 FMS강과 T92강의 크리프 파단 강도 비교...125
• 3. 150MPa급 FMS강의 재료규격...125
• 가. FMS강의 화학성분...126
• 나. FMS강의 최적 열처리 조건...126
• 제 3 절 316NG강 및 FMS강의 조사거동 평가...128
• 1. 316NG강의 조사거동...128
• 가. HANARO 조사시험 현황...128
• 나. 04M-17U 계장갭슐의 조사시험 결과...128
• 다. 316NG강의 조사 전.후 인장특성 결과...129
• (1) 시편 준비 및 인장시험 방법...129
• (2) 조사 전.후 인장특성 결과...130
• (가) 조사재의 파단 연신율 보정...130
• (나) 응력-변형률 고온 인장 곡선...131
• (다) 조사전.후의 인장특성 변화...132
• 라. 조사재의 가공경화 거동 특성...132
• 2. FMS강의 조사 특성...151
• 가. 04M-17U 중성자 조사시험...151
• (1) 중성자 조사시험 조건...151
• (2) 조사후 인장시험...151
• (3) 조사에 따른 인장특성 변화...152
• 나. 5차 중성자 조사시험...159
• (1) 중성자 조사시험 조건...159
• 제 4 절 고온 크리프 및 열피로 균열전파 자료집 발간, 평가 모델 개발...160
• 1. 316NG강의 크리프균열전파 특성...160
• 가. 실험 및 균열길이 측정 결과...160
• 나. $C^*$-파라메타의 계산...160
• 다. 크리프 균열전파 속도식의 획득...162
• 라. 몬테칼로 시뮬레이션 및 크리프 균열성장속도 예측...162
• 2. 316NG강의 열피로균열전파 특성...174
• 가. 열피로 특성 평가...174
• (1) 화학조성...174
• (2) 실험방법...174
• (3) 실험결과...175
• (가) 냉간가공의 영향...175
• (나) 시효처리의 영향...175
• (다) 온도변화속도의 영향...176
• (라) 열피로시험에서의 불균일 변형 해석...176
• 나. 열적기계적 특성 평가...176
• (1) 열피로와 열적기계적 피로(Out-of-phase) 비교...176
• (2) 변형범위의 영향...177
• (3) In-phase와 out-of-phase의 비교...177
• 다. 열피로시험 후 파면관찰...178
• 라. 요약...178
• 제 5 절 저방사화 SiC/SiC 복합체 고밀화 개량공정 입증...197
• 1. WA-CVI에 의한 SiC/SiC 복합체 고밀화 공정...197
• 가. SiC whisker 최적 성장조건 평가...197
• 나. SiC whisker의 성장기구...202
• 다. WA-CVI에 의한 SiC/SiC 복합체의 기지상 치밀화 거동...204
• 2. 소결에 의한 SiC/SiC 복합체 고밀화 공정...207
• 가. Preceramic polymer(PCS 및 PS)를 사용한 기지상 형성 공정...207
• 나. SiC 분말을 사용한 기지상 형성 공정 고찰...207
• 다. 소결첨가제 조성이 SiC의 미세조직과 기계적특성에 미치는 영향...209
• 라. 소결첨가제 조성이 기지상의 입계상 구조에 미치는 영향...211
• 마. 소결첨가제 조성이 기지상의 입계상 구조에 미치는 영향...213
• 바. 공정변수가 기지상 치밀화에 미치는 영향 고찰...214
• 아. 소결시간이 SiC fiber-SiC 복합재료의 강도에 미치는 영향...214
• 자. SiC 테이프의 조성이 치밀화 및 강도에 미치는 영향...217
• 차. AYM 조성의 소결첨가제 함량이 치밀화 및 강도에 미치는 영향...219
• 카. SiC 섬유 코팅이 치밀화 및 기계적 특성에 미치는 영향...220
• 타. 소결첨가제 조성과 양이 상대밀도에 미치는 영향...221
• 파. 요약...222
• 제 6 절 저방사화 SiC 복합체의 고온특성 평가 및 초고온 특성 자료집 발간...223
• 1. SiC/SiC 복합체의 기계적 특성...223
• 가. 상온 곡강도 측정...223
• 나. 상온 및 고온 인장강도 측정...224
• 다. Nano-indentation 법에 의한 경도, 탄성계수 및 파괴인성 평가...228
• 2. SiC/SiC 복합체의 열물성...228
• 3. SiC/SiC 복합체 특성 자료 수집 및 자료화...231
• 제 7 절 지식기반 원자력재료 물성 DB 구축...234
• 1. 서론...234
• 2. 지식기반 원자력재료 물성 DB 구축...236
• 가. 이용자중심 DB 및 지식기반 DB 입력 시스템 구축...236
• 나. 지식기반 DB 시스템 환경개선...241
• 3. 지식기반 원자력재료 물성 DB 출력시스템 구축...241
• 4. 물성 관계식 도출 프로그램 구축 및 신뢰도 분석...244
• 가. 지식기반 물성 DB 설계용 관계식 시스템 구축...244
• 5. 결론...249
• 제 4 장 연구개발 목표 달성도 및 관련 분야에의 기여도...250
• 제 5 장 연구개발결과의 활용계획...252
• 제 6 장 연구개발과정에서 수집한 해외 과학