초록 ▼

본 연구에서는 초고온 고강도의 Mo 초내열합금을 제조하고, 동적인 화염하에서 내산화 특성을 연구하여 산화기구를 확립하고, 내산화 코팅을 수행하고 코팅에 대한 모델을 제시하고, 열피로가 있는 외부환경의 영향에 안정한 표면층의 가진 초내열합금을 제조하였고 코팅에 대한 분석 모델을 제시하였다.

상기의 목적을 달성하기 위하여 한밭대에서 보유하고 있는 아크용해로를 이용하여 합금을 제조하고, 제조된 여러 가지 합금을 분석하였다. 또한, 이미 보고된 많은 코팅 방법 중에 특히, 고온재료의 경우에는 매우 강한 코팅재 와 모재의 강도가

본 연구에서는 초고온 고강도의 Mo 초내열합금을 제조하고, 동적인 화염하에서 내산화 특성을 연구하여 산화기구를 확립하고, 내산화 코팅을 수행하고 코팅에 대한 모델을 제시하고, 열피로가 있는 외부환경의 영향에 안정한 표면층의 가진 초내열합금을 제조하였고 코팅에 대한 분석 모델을 제시하였다.

상기의 목적을 달성하기 위하여 한밭대에서 보유하고 있는 아크용해로를 이용하여 합금을 제조하고, 제조된 여러 가지 합금을 분석하였다. 또한, 이미 보고된 많은 코팅 방법 중에 특히, 고온재료의 경우에는 매우 강한 코팅재 와 모재의 강도가 요구되며, 아울러 복잡한 형상, 특히 유도탄의 엔진 과 같은 형상에도 균일한 코팅이 수행되어야 하며, 아울러 최종적인 내산화성이 매우 높은 코팅이 수행되어야 하는 신뢰성도 필요한 상황이다. 이에 본 연구에서는 이러한 요구사항에 부합하는 확산코팅 기법을 수행하여 연구를 수행하였고, 이를 통하여 고온재료가 초고온에서도 사용될 수 있는 기틀을 마련하였다.

고온재료의 경우 사용온도가 100도가 상승할 때마다 연료 효율 측면에서 수조원의 원가 절감이 가능한 것으로 이미 보고되고 있다. 따라서, 본 연구를 통하여 고온재료의 실제 사용에 대한 가능성을 알 수 있었다. 특히, NI기 초내열합금 보다 사용온도가 매우 높은 Mo 합금의 경우 사용온도는 높지만 내산화성이 매우 큰 문제점 중의 하나라고 알려져 있음으로 이에 대한 연구를 수행하였고 동적화염하에서 제조된 합금의 상안정성에 대한 고찰을 수행하였다.

많은 고온합금은 정적인 고온 산화분위기에서 노출될 수도 있지만, 다양한 환경에 노출될 수 있는 소지가 있다. 특히 고온재료 분야에서 유도탄 등의 제조품에서 화염의 가까운 곳에서는 고온재료를 사용해야하는 경우가 많음으로 이에 대한 연구가 중요하다. 본 연구에서는 화염실험을 위하여 거취대 및 다양한 화염실험을 수행하여 화염에 대한 안정성을 평가하고 합금설계를 수행하여 내산화성을 높이고자 하였다. 조사된 합금 중 Ag을 함유한 Mo 합금은 내산화성이 증가됨을 알았다.

코팅의 안정성과 이에 대한 모재와의 결합을 고찰하기 위하여 중요한 요소는 활성제와 확산분말의 분율 및 온도와 시간 등이다. 현재까지 이에 대한 모델이 제시된 바 있지만, 아직 저온에서의 확산코팅에 대한 부분은 미흡한 부분이 많다. 따라서, 본 연구에서는 확산코팅을 위하여 다양한 분말혼합비를 조절하여 실험을 수행하였고, 이에 대한 분석모델을 제시하여 본 모델을 실험을 통하여 검증하였다. 모재는 다양한 조성의 Mo-Si-B을 주로 사용하였으며, 아울러 고온재료로 알려진 Ni 합금 및 Ti 합금 또한 사용하여 본 연구에서 개발한 코팅 기법이 고온에서 사용될 수 있는 다양한 재료에 대한 기본적인 검증을 수행하였고 또한 본 연구의 가장 큰 목적인 확산코팅의 원인규명과 아울러 고온에서의 물성에 대한 기구에 대한 연구를 수행하였음.

본 연구결과는 고온재료 및 코팅에 대한 연구로서 현재 미국 및 일본 등에서 박차를 가하고 있는 Ni기초내열합금의 사용온도를 능가하는 합금의 개발에 대한 연구이다. 선진국에서는 이미 기초 연구를 통하여 다양한 결과를 도출하고 있지만, 우리나라에서는 30년 전에 사용되었던 Ni기 초내열합금에 대한 연구가 주류를 이루어 연구의 후진성을 벗어나지 못하고 있는 실정이다. 아울러, 다량의 학술대회 발표를 수행하였고, 학술대회에 학생들이 참여함으로써 학생들의 교육이 목표였던 본 연구의 취지에도 맞도록 연구를 수행하였고, 본 사업을 통하여 졸업한 학생은 우수한 국내기업에 취업을 하여 본 연구의 교육적인 취지에도 만족할 수 있도록 하였다.
(출처:요약문 3p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 목차 ... 2
• Ⅰ. 연구결과 요약문 ... 3
• Ⅱ. 연구내용 및 결과 ... 4
• 1. 연구과제의 개요 ... 4
• 2. 국내외 기술개발 현황 ... 4
• 3. 연구수행 내용 및 결과 ... 4
• 4. 목표 달성도 및 관련 분야에의 기여도 ... 7
• 5. 연구결과의 활용계획 ... 7
• 6. 연구과정에서 수집한 해외과학기술정보 ... 7
• Ⅲ. 연구성과 ... 8
• 끝페이지 ... 8