연소시험에서 산소와 연료 비에 따른 탄화규소로 코팅된 탄소/ 탄소 복합재의 삭마 메커니즘

Ablative Mechanism of SiC Coated Carbon/carbon Composites with Ratio of Oxygen to Fuel at Combusion Test

  • 장은희 (금호석유화학 중앙연구소) ;
  • 김정백 (충남대학교 고분자공학과) ;
  • 주혁종 (충남대학교 고분자공학과)
  • Zhang, Eun-Hee (Resin Application Team, Kumho Petrochemical R&BD Center) ;
  • Kim, Zeong-Baek (Department of Polymer Science and Engineering, Chungnam National University) ;
  • Joo, Hyeok-Jong (Department of Polymer Science and Engineering, Chungnam National University)
  • 투고 : 2007.01.29
  • 심사 : 2007.05.03
  • 발행 : 2007.06.10

초록

탄소/탄소 복합재는 우수한 열충격 저항성, 낮은 밀도뿐만 아니라, 초고온에서도 높은 강성과 강도를 가지는 독특한 소재이다. 그러나, 탄소/탄소 복합재의 적용에 있어서 심각한 결함이 있는데, 높은 온도에서 산화되는 환경에서는 취약한 산화 저항을 나타낸다는 것이다. 탄화규소 코팅은 탄소재의 산화를 보호하는데 이용된다. 본 연구에서는 4방향성 탄소/탄소 복합재의 삭마 거동을 시험하기 위해 액체연료 로켓 엔진을 사용하여 연소시험을 하였다. 탄소/탄소 복합재는 기지 전구체로 석탄 핏치를 사용하였고, $2300^{\circ}C$에서 열처리 하였다. 고밀도화 과정을 반복하여 시편의 밀도는 $1.903g/cm^3$에 달했다. 4방향성 탄소/탄소 복합재를 노즐 형태로 가공한 후, 산화 저항성을 개선하기 위하여 pack-cementation 방법으로 노즐 표면에 탄화규소를 코팅하였다. 탄화규소로 코팅된 노즐의 삭마 특성은 연료와 산소의 비율에 따라 측정하였다. 또한 연소시험 후 노즐의 삭마된 현상은 주사전자현미경으로 관찰하고, 삭마 메커니즘을 논의하였다.

키워드

carbon/carbon composites;SiC coating;ablative behavior;combustion test;rocket motor nozzle

참고문헌

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