초록 ▼

Ⅲ. 연구개발의 내용 및 범위
두꺼운 탄소/탄소복합재료의 개발을 위해 두께 방향 섬유가 보강된 3D 프리폼 제조, 저비용 복합재료 개발을 위한 고온 피치주입 가압성형 공정 개발, 탄소/탄소 복합재료의 층간결속 증대를 위해 카본나노섬유의 고밀도 탄소섬유 fabric 부착 공정 연구, 내산화 특성을 향상시키기 위해 내부 산화억제 재료인 MoSi2 첨가량 변화에 따른 고온 기계적 특성 및 내산화 특성 연구를 함. EBC 코팅공정개발을 위하여 플라즈마 용사법을 이용한 다층 코팅제조와 고온 산화특성 평가를 수행하였으며 초고온 산화장치를

Ⅲ. 연구개발의 내용 및 범위
두꺼운 탄소/탄소복합재료의 개발을 위해 두께 방향 섬유가 보강된 3D 프리폼 제조, 저비용 복합재료 개발을 위한 고온 피치주입 가압성형 공정 개발, 탄소/탄소 복합재료의 층간결속 증대를 위해 카본나노섬유의 고밀도 탄소섬유 fabric 부착 공정 연구, 내산화 특성을 향상시키기 위해 내부 산화억제 재료인 MoSi2 첨가량 변화에 따른 고온 기계적 특성 및 내산화 특성 연구를 함. EBC 코팅공정개발을 위하여 플라즈마 용사법을 이용한 다층 코팅제조와 고온 산화특성 평가를 수행하였으며 초고온 산화장치를 제작하고자 하였으며 초고온 다층 코팅막의 열응력 해석과 특성 평가를 실시하고자 하였음. 뿐만 아니라 탄소/탄소 복합소재의 시제품에 대한 비파괴평가와 상용적으로 활용 가능한 비파괴방법으로 x-ray 투과시험과의 비교시험을 통해 초음파법의 적용 효용성을 검증함.
초고온 세라믹 재료는 평균 입경 150nm인 HfC 나노 분말의 대량 합성 공정을 개발함. 다양한 조성을 갖는 입자강화 초고온 세라믹 복합체 제조를 통하여 강도 최대 1GPa, 파괴인성 최대 6.15MPa·m^1/2 를 달성함. 섬유강화 복합체로는 SiC_f/HfB₂-ZrB₂-SiC 계 복합재료의 섬유 뽑힘 최대 100μm와 SiC_f/SiC 섬유강화 복합재료의 상온강도 440MPa 및 섬유 뽑힘 500μm 이상을 달성함.
극저온 고분자 복합재료 개발을 위해 극저온용 복합재 인장 시험 장비를 개발하고, 고분자 수지 내 탄소나노입자의 최적 분산을 통해 극저온에서 물성을 증대시키고자 함.
뿐만 아니라 섬유 표면 상에 ZnO 나노와이어를 성장시키고, 아라미드 나노섬유를 다층 박막 적층법을 이용한 코팅법을 개발하여 계면 물성 향상 연구를 함께 진행함.

Abstract ▼

For the development of thick carbon/carbon (C/C) composites, high density 3D preforms with 50% volume fraction and quasi-isotropic fiber orientation were fabricated. The liquid infiltration process using high temperature pitch resin and the CVI (Chemical Vapor Infiltration) process have been studied

For the development of thick carbon/carbon (C/C) composites, high density 3D preforms with 50% volume fraction and quasi-isotropic fiber orientation were fabricated. The liquid infiltration process using high temperature pitch resin and the CVI (Chemical Vapor Infiltration) process have been studied to develop cost-effective and high performance composites manufacturing. High temperature oxidation resistive multilayer coating for carbon/carbon composites were designed, prepared and tested at high temperature oxidation atmospere. High temperature oxidation resistive multilayer coating consisted of silicon carbide and BSAS and Mullite layer on top of carbon/carbon composites substrate. NDE methods are needed to determine the homogeneity, durability of materials and they can be extremely useful in assuring the performance of composite material. In this research, one of the objectives is to develop optimal performance for NDE in C/C composit materials.
A method of synthesizing nano-HfC powder (100-200nm) was developed. Low temperature sintering of HfB₂-based systems such as HfB₂-ZrB₂-SiC was achieved at 1500-1600℃. SiC long fiber reinforced HfB₂-ZrB₂-SiC composites showed fiber pull-out behavior. SiC_f/SiC composite having fiber pull-out behavior was prepared at 1600℃ under 20MPa pressure using 5wt% of the additives. The strength of the composite was 439MPa.

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 제출문 ... 2
• 보고서 초록 ... 3
• 요약문 ... 4
• SUMMARY ... 7
• CONTENTS ... 8
• 목차 ... 10
• 제 1 장 연구개발과제의 개요 ... 12
• 제 2 장 국내외 기술개발 현황 ... 12
• 제 3 장 연구개발수행 내용 및 결과 ... 13
• 제 1 절 초고온 탄소 복합재료 및 코팅기술 개발 ... 13
• 1. 초고온 탄소 복합재료 개발 ... 13
• 가. 고밀도 3D 프리폼 제조기술 개발 ... 13
• 나. 고온 액상가압 성형 공정을 이용한 저비용 탄소/탄소 복합재 제조 ... 14
• 다. 초음파 분산에 의한 전기영동 공정 연구 ... 15
• 라. 고온 열처리에 따른 탄소섬유 강도 측정 ... 15
• 마. 산화억제제 첨가에 의한 고온 기계특성 및 내산화 특성 연구 ... 16
• 2. 탄소계 복합재료용 초고온 EBC 코팅기술 개발 ... 17
• 가. 코팅막 설계 및 제조 ... 17
• 나. 다층 코팅막의 열응력 해석 ... 19
• 3. 탄소/탄소 복합소재 비파괴 평가기술 개발 ... 20
• 가. 탄소/탄소 복합소재 시제품의 초음파 평가 ... 20
• 나. 비파괴 비교시험을 통한 평가방법 검증 ... 22
• 제 2 절 초고온 세라믹 재료 개발 ... 22
• 1. 초고온 세라믹스 복합재료 저온소결 및 물성 측정 ... 22
• 가. HfB2-ZrB2-SiC 복합재료 ... 22
• 나. HfB2-ZrSi2 복합재료 ... 23
• 다. ZrB2-Al-B-C 복합재료 ... 23
• 라. SiCf/HfB2-ZrB2-SiC 장섬유 강화 초고온세라믹스 복합재료 ... 23
• 2. HfC 나노 분말 합성 ... 24
• 3. Nano HfB2 분말 분산공정 개발 ... 24
• 4. SiCf/SiC 섬유강화 복합재료 제조 및 물성 측정 ... 25
• 5. ZrB2-boride계를 이용한 소결 ... 25
• 제 3 절 극저온 고분자 복합재료 및 물성평가 기술 개발 ... 26
• 1. 77K 급 극저온 시험 장비 개발 ... 26
• 2. ZnO nanowire가 성장된 유리섬유와 수지와의 계면결합력 향상 연구 ... 27
• 3. Pitch 탄소섬유 강화 PPO/PA 블렌드 복합재의 극저온 거동 연구 ... 27
• 4. 탄소 나노 입자 강화 PPO/PA 블렌드 복합재의 극저온 열팽창 거동 분석 ... 28
• 5. Aramid nanofiber 다층박막 적층법을 이용한 유리 섬유 상 코팅 연구 ... 28
• 제 4 장 목표달성도 및 관련분야에의 기여도 ... 29
• 제 5 장 연구개발결과의 활용계획 ... 30
• 제 6 장 참고문헌 ... 30