초록 ▼

본 연구에서는 액체로켓 연소기용 내열 세라믹 코팅의 실용기술 개발이라는 최종 목표를 달성하기 위하여 MCrAlY bond coat 특성 제어 및 코팅 구조 최적화, 플라즈마 용사 YSZ 코팅 공정의 최적화, FGM-TBC 플라즈마 용사 공정 최적화, 저열전도와 고내구성을 갖는 FGM-TBC 코팅층의 개발, 7톤급 로켓 연소기 적용을 위한 실용화 용사코팅 공정 확립에 관한 연구를 수행하였으며, 개발한 2종의 시제코팅을 실물형 연소 시험을 통해 내구성을 검증하였다.
연소기 노즐부에 노즐#2, #3은 각각 연소기 작동조건에서 누적시

본 연구에서는 액체로켓 연소기용 내열 세라믹 코팅의 실용기술 개발이라는 최종 목표를 달성하기 위하여 MCrAlY bond coat 특성 제어 및 코팅 구조 최적화, 플라즈마 용사 YSZ 코팅 공정의 최적화, FGM-TBC 플라즈마 용사 공정 최적화, 저열전도와 고내구성을 갖는 FGM-TBC 코팅층의 개발, 7톤급 로켓 연소기 적용을 위한 실용화 용사코팅 공정 확립에 관한 연구를 수행하였으며, 개발한 2종의 시제코팅을 실물형 연소 시험을 통해 내구성을 검증하였다.
연소기 노즐부에 노즐#2, #3은 각각 연소기 작동조건에서 누적시간 600초, 615초의 연소시험이 수행되었으며 최종 코팅 층의 건전성이 확인되었다.
본 실물형 연소시험을 통해 목표로 하였던 7톤급 연소기 정격 작동조건에서의 10회 점화시험, 300초 누적 연소시간은 초과하여 달성하는 등 기술진입 장벽이 높은 기술을 자체 확보하였다.

Abstract ▼

Final goal of this research is a development of thermal barrier ceramic coating technology for a thrust chamber. For this purpose, control of characteristics of McrAlY bond coat and YSZ ceramic coatings, optimization of coating structures and thickness, development of ceramic coatings with various p

Final goal of this research is a development of thermal barrier ceramic coating technology for a thrust chamber. For this purpose, control of characteristics of McrAlY bond coat and YSZ ceramic coatings, optimization of coating structures and thickness, development of ceramic coatings with various pore structure and with low thermal conductivity, establishment of plasma spraying with internal and standard spray torches on inner wall of the chambers.
From the research, two coatings were developed which suitable for the liquid fuel thrust chamber. Combustion tests of a thrust chamber were conducted for the evaluation of the developed thermal barrier coatings. A duplex coating and a FGM coating deposited on nozzle assy. were fired at the conditions of 6∼8 MPa of the chamber pressure, 2.4∼2.5 of oxide to fuel ratio and 20∼30 kg/s of total flux for 600 seconds and 615 seconds respectively. After test, the coatings showed no cracks, delamination at all. Analyzing the data obtained from the tests, the project has accomplished main objective in protection of the thrust chamber from severe environment of extremely high temperature pressure from combustion flame.

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 제출문 ... 2
• 보고서 요약서 ... 3
• 요약문 ... 4
• SUMMARY ... 7
• CONTENTS ... 8
• 목차 ... 9
• 제 1 장 연구개발과제의 개요 ... 10
• 제 2 장 국내외 기술개발 현황 ... 14
• 제 1 절 국외 기술현황 ... 14
• 제 2 절 국내 기술현황 ... 16
• 제 3 절 국내외 연소기 열차폐코팅 연구현황 ... 18
• 제 3 장 연구개발수행 내용 및 결과 ... 21
• 제 1 절 Cu-Cr 모재 및 용사용 분말소재 선정 ... 21
• 제 2 절 MCrAlY계 본드코팅의 특성 최적화 ... 22
• 제 3 절 YSZ 코팅공정 및 코팅특성 최적화 ... 38
• 제 4 절 상용분말을 이용한 FGM-TBC 코팅층의 특성 최적화 ... 54
• 제 5 절 YSZ 코팅층 나노기공 형성 기술 ... 69
• 제 6 절 치밀 세라믹 코팅 형성 기술 ... 93
• 제 7 절 저열전도 Doped-ZrO2계 세라믹 코팅 소재 개발 ... 101
• 제 8 절 최적 내열 세라믹 코팅층 제조 및 특성 평가 ... 116
• 제 9 절 액체연소 로켓 연소기용 최적 FGM 코팅 소재 개발 ... 144
• 제 10 절 실물형 연소시험을 위한 7톤급 연소기 제작 ... 156
• 제 11 절 연소기 시제 열차폐 코팅 공정개발 및 최적화 ... 159
• 제 12 절 실물형 연소시험을 통한 시제코팅 내구성 평가 ... 171
• 제 4 장 목표달성도 및 관련분야에의 기여도 ... 195
• 4.1. 연구개발의 최종목표 ... 195
• 4.2. 연차별 연구개발 목표 및 내용 ... 195
• 제 5 장 연구개발결과의 활용방안 ... 204
• 제 6 장 참고문헌 ... 205
• 끝페이지 ... 207