초록 ▼

[열차폐 코팅 기술] KIMS 독자 개발하여, 기존 코팅기술과 차별화된 신공정 기술(Suspension Vacuum Plasma Spray)을 적용한 7-YSZ 기반 저열전도(~0.8W/mK) TBC의 성능 향상을 기대할 수 있는 희토류 산화물 첨가형 복합 코팅 공정 기술을 개발하여, 열피로 수명 평가(furnace cyclic test @ 1100℃) 결과 APS YSZ 대비 130% 수명을 초과하는 고온 내구성을 확보하였음.

[2세대 CMC 제조기술] 초고농도 SiC 슬러리 적용 및 방전 플라즈마 소결을 이용한 초고

[열차폐 코팅 기술] KIMS 독자 개발하여, 기존 코팅기술과 차별화된 신공정 기술(Suspension Vacuum Plasma Spray)을 적용한 7-YSZ 기반 저열전도(~0.8W/mK) TBC의 성능 향상을 기대할 수 있는 희토류 산화물 첨가형 복합 코팅 공정 기술을 개발하여, 열피로 수명 평가(furnace cyclic test @ 1100℃) 결과 APS YSZ 대비 130% 수명을 초과하는 고온 내구성을 확보하였음.

[2세대 CMC 제조기술] 초고농도 SiC 슬러리 적용 및 방전 플라즈마 소결을 이용한 초고속 열분해 공정을 개발하여 PIP 공정을 적용한 SiC 복합재료의 제조 시간을 기존의 최소 13일에서 3일로 크게 단축하였으며, 동시에 열적 안정성도 기존의 1400℃에서 2000℃로 획기적으로 향상시켰음.

[Re-free 단결정 합금 기술] 인공신경망(Neural network) 기법과 열역학 계산을 활용하여 크리프 특성이 우수한 Re-free 단결정 합금을 설계하였음. 설계 시 확산계수와 γ/γ’ 격자 부정합 정도를 고려하였음. 상용소재인 CMSX-4 대비 항복강도는 약 93% 수준이었으나 크리프 수명은 982℃/180MPa 조건에서 CMSX-4보다 우수한 것으로 나타났음.
주조성, 내산화성, 코팅 적합성 등을 평가하였으며 코팅 적합성은 우수하였으나 다른 특성들은 개선이 필요한 것으로 나타나서 3차년도 추가 연구를 진행하고자 함.

(출처 : 초록 3p)

Abstract ▼

The main objective of the project is to develop high temperature materials, including thermal barrier coating (TBC), SiCf/SiC CMC and Re-free single crystal superalloy, for the next generation gas turbines. In the 2^nd year of the project, KIMS developed a rare earth oxide-added composite

The main objective of the project is to develop high temperature materials, including thermal barrier coating (TBC), SiCf/SiC CMC and Re-free single crystal superalloy, for the next generation gas turbines. In the 2^nd year of the project, KIMS developed a rare earth oxide-added composite coating process technology that can expect to improve the performance of 7-YSZ-based low thermal conductivity (~0.8W/mK) TBC by applying the suspension Vacuum Plasma Spray. As a result of thermal fatigue life evaluation (FLT @ 1100°C), We have a high temperature durability that exceeds 130% of the life span of the SZ.

I In the case of SiCf/SiC CMC, development of highly efficient precursor infiltration process and increase of ceramic yield after the pyrolysis of the ceramic precursor were investigated. Scale up of the preparation of 70vol% slurry (4ml → 100ml per batch), improvement of the mechanical properties of particulate reinforced SiC ceramics made by PIP process were also performed. 2 manuscripts with SCI 10% indexed journal and one SCIE journal were published or in print. 1 domestic patent was also submitted. The developed technologies will be transferred to CMC fabrication companies, through which the 2^nd generation CMC fabrication technology can be used by the end-users.

One of aims in this study is to develop a new Re-free single crystal superalloy with high temperature properties equivalent to commercial alloy CMSX-4 with 3% of Re. The compositions derived by thermodynamic calculation and Neural network modeling under considering mainly effective diffusivity and γ/γ’ misfit. After various trials, heat treatment conditions for candidate alloys to obtain optimum microstructure were decided. Mechanical tests of developed alloys after heat treatment were conducted and then the results were compared with that of commercial superalloy. Creep life of the designed alloy is superior to the commercial alloy, CMSX-4 at 982℃/180MPa condition while the former shows less yield strength than latter. The designed alloy also shows good compatibility with CoNiCrAlY bond coat layer. However, modification of compositions to enhance some properties such as castability and oxidatin resistance, which should be studied in the next year.

(출처 : SUMMARY 5p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 제 출 문 ... 2
• 보고서 초록 ... 3
• 요 약 문 ... 4
• S U M M A R Y ... 5
• C O N T E N T S ... 6
• 목차 ... 7
• 제 1 장 연구개발과제의 개요 ... 8
• 제 1 절 연구개발의 목적 ... 8
• 제 2 절 연구개발의 필요성 ... 8
• 제 2 장 국내외 기술개발 현황 ... 10
• 제 1 절 기술개발 동향 ... 10
• 제 2 절 특허 동향 ... 12
• 제 3 절 산업동향 ... 14
• 제 3 장 연구개발수행 내용 및 결과 ... 17
• 제 1 절 초고온 환경용 low-k TBC ... 17
• 제 2 절 2세대 SiCf/SiC CMC 공정 개발 ... 26
• 제 3 절 Re-free 단결정 초내열합금 개발 ... 41
• 제 4 장 목표달성도 및 관련분야에의 기여도 ... 49
• 제 1 절 목표 달성도 ... 49
• 제 2 절 관련 분야에의 기대효과 ... 52
• 제 5 장 연구개발결과의 활용계획 ... 53
• 제 1 절 연구 결과 활용 계획 ... 53
• 제 2 절 차년도 계획 ... 53
• 끝페이지 ... 55