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c-BN 박막의 박리특성 향상에 관한 연구

  • 이성훈;변응선;이건환;이구현;이응직;이상로
    • Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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    • 2000.02a
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    • pp.124-124
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    • 2000
  • 다이아몬드에 버금가는 높은 경도뿐만 아니라 높은 화학적 안정성 및 열전도성 등 우수한 물리화학적 특성을 가진 입방정 질화붕소(cubic boron nitride)는 마찰.마모, 전자, 광학 등의 여러 분야에서의 산업적 응용이 크게 기대되는 재료이다. 특히 탄화물형성원소에 대해 안정하여 철계금속의 가공을 위한 공구재료로의 응용 또한 크게 기대된다. 이 때문에 각종의 PVD, CVD 공정을 이용하여 c-BN 박막의 합성에 대한 연구가 광범위하게 진행되어 많은 성공사례들이 보고되고 있다. 그러나 c-BN 박막의 유용성에도 불구하고 아직 실제적인 응용이 이루어지지 못한 것은 c-BN 박막의 증착직후 급격한 박리현상 때문이다. 본 연구에서는 평행자기장을 부가한 ME-ARE(Magnetically Enhanced Activated Reactive Evaporation)법을 이용한 c-BN 박막의 합성에서 적용한 증착공정 인자들의 변화에 따른 박리특성 고찰과 함께 다층박막화 및 제 3원소 혼입 방법을 적용하여 박리특성 향상 정도를 조사하였다. BN 박막합성은 전자총에 의해 증발된 보론과 (질소+아르곤) 플라즈마의 활성화반응증착(Activated Reactive Evaporation)에 의해 이루어졌다. 기존의 ARE 장치와 달리 열음극(got cathode)과 양극(anode) 사이에 평행자기장을 부가하여 플라즈마의 증대시켜 반응효율을 높였다. 합성실험용 모재로는 p-type으로 도핑된 (100) Si웨이퍼를 30$\times$40mmzmrl로 절단 후, 10%로 희석된 완충불산용액에 10분간 침적하여 표면의 산화층을 제거한 후 사용하였다. 박막실험실에서의 주요공정변수는 기판바이어스 전압, discharge 전류, Ar/N2가스유량비이었다. 합성된 박막의 결정성 분석을 FTIR을 이용하였으며, BN 박막의상 및 미세구조관찰을 위해 투과전자현미경(TEM;Philips EM400T) 분석을 병행하였고, 박막의 기계적 물성 평가를 위해 미소경도를 측정하였다. 박리특성의 고찰은 대기중에서의 자발적 박리가 일어나 90%이상의 박리가 진행된 시점까지의 시간을 측정하였고, 증착직후 박막의 잔류응력 변화와 연관하여 고찰해 보았다.

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A Study on Contact Arc Metal Cutting for Dismantling of Reactor Pressure Vessel (원자로 해체를 위한 수중 아크 금속 절단기술에 대한 연구)

  • Kim, Chan Kyu;Moon, Do Yeong;Moon, Il Woo;Cho, Young Tae
    • Journal of the Korean Society of Manufacturing Process Engineers
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    • v.21 no.1
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    • pp.22-27
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    • 2022
  • In accordance with the growing trend of decommissioning nuclear facilities, research on the cutting process is actively proceeding worldwide. In general, a thermal cutting process, such as plasma cutting is applied to decommissioning a nuclear reactor pressure vessel (RPV). Plasma cutting has the advantage of removing the radioactive materials and being able to cut thick materials. However, when operating under water, the molten metal remains in the cut plane and re-solidifies. Hence, cutting is not entirely accomplished. For these environmental reasons, it is difficult to cut thick metal. The contact arc metal cutting (CAMC) process can be used to cut thick metal under water. CAMC is a process that cuts metal using a plate-shaped electrode based on a high-current arc plasma heat source. During the cutting process, high-pressure water is sprayed from the electrode to remove the molten metal, known as rinsing. As the CAMC is conducted without using a shielding gas, such as Argon, the electrode is consumed during the process. In this study, CAMC is introduced as a method for dismantling nuclear vessels and the relationship between the metal removal and electrode consumption is investigated according to the cutting conditions.

c-BN 박막의 박리현상에 미치는 공정인자의 영향

  • 이성훈;변응선;이건환;이구현;이응직;이상로
    • Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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    • 1999.07a
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    • pp.148-148
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    • 1999
  • 다이아몬드에 버금가는 높은 경도뿐만 아니라 높은 화학적 안정성 및 열전도성 등 우수한 물리화학적 특성을 가진 입방정 질화붕소(cubic Boron Nitride)는 마찰.마모, 전자, 광학 등의 여러 분야에서의 산업적 응용이 크게 기대되는 자료이다. 특히 탄화물형성원소에 대해 안정하여 철계금속의 가공을 위한 공구재료로의 응용 또한 기대되는 재료이다. 특히 탄화물형성원소에 대해 안정하여 철계금속의 가공을 위한 공구재료로의 응용 또한 크게 기대된다. 이 때문에 각종의 PVD, CVD 공정을 이용하여 c-BN 박막의 합성에 대한 연구가 광범위하게 진행되어 많은 성공사례들이 보고되고 있다. 그러나 이러한 c-BN 박막의 유용성에도 불구하고 아직 실제적인 응용이 이루어지지 못한 것은 증착직후 급격한 박리현상을 보이는 c-BN 박막의 밀착력문제때문이다. 본 연구에서는 평행자기장을 부가한 ME-ARE(Magnetically Enhanced Activated Reactive Evaporation)법을 이용하여 c-BN 박막을 합성하고, 합성된 c-BN 박막의 밀착력에 미치는 공정인자의 영향을 규명하여, 급격한 박리현상을 보이는 c-BN 박막의 밀착력 향상을 위한 최적 공정을 도출하고자 하였다. BN 박막 합성은 전자총에 의해 증발된 보론과 (질소+아르곤) 플라즈마의 활성화반응증착(activated reactive evaporation)에 의해 이루어졌다. 기존의 ARE장치와 달리 열음극(hot cathode)과 양극(anode)사이에 평행자기장을 부여하여 플라즈마를 증대시켜 반응효율을 높혔다. 합성실험용 모재로는 p-type으로 도핑된 (100) Si웨이퍼를 30$\times$40 mm크기로 절단 후, 100%로 희석된 완충불산용액에 10분간 침적하여 표면의 산화층을 제거한후 사용하였다. c-BN 박막을 얻기 위한 주요공정변수는 기판바이어스 전압, discharge 전류, Ar/N가스유량비이었다. 증착공정 인자들을 변화시켜 다양한 조건에서 c-BN 박막의 합성하여 밀착력 변화를 조사하였다. 합성된 박막의 결정성 분석을 FTIR을 이용하였으며, Bn 박막의 상 및 미세구조관찰을 위해 투과전자현미경(TEM;Philips EM400T) 분석을 병행하였고, 박막의 기계적 물성 평가를 위해 미소경도를 측정하였다. 증착된 c-BN 박막은 3~10 GPa의 큰 잔류응력으로 인해 증착직후 급격한 박리현상을 보였다. 이의 개선을 위해 증착중 기판바이어스 제어 및 후열처리를 통해 밀착력을 수~수백배 향상시킬 수 있었다. c-BN 박막의 합성을 위해서는 증착중인 박막표면으로 큰 에너지를 갖는 이온의 충돌이 필요하기 때문에 기판 바이어스가 요구되는데, c-BN의 합성단계를 핵생성 단계와 성장 단계로 구분하여 인가한 기판바이어스를 달리하였다. 이 결과 그림 1에서 나타낸 것처럼 c-BN 박막의 핵생성에 필요한 기판바이어스의 50% 정도만을 인가하였을 때 잔류응력은 크게 경감되었으며, 밀착력이 크게 향상되었다.

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Fundamentals of Ultrasonic Welding (초음파 용접의 기초)

  • ;Jeong, H. S.
    • Journal of Welding and Joining
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    • v.15 no.6
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    • pp.24-31
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    • 1997
  • 2매의 금속을 맞대어 그 한 쪽에 접촉면과 평행하게 고주파진동을 가하면 단 시간에 접합된다. 이공정을 초음파 용접이라고 하며 그 물리적인 본질은 아직 불분명 하지만, 첫째로는 강한 마찰에 의해 금속 자유면의 산화물층이 제거되기 때문이라는 점과 둘째로는 마찰에 의해 금속 표면이 강하게 가열되어 이에 따른 연화에 의해 접합 이 된다고 하는 점이다. 그러나 이와 같이 가열된다고 하더라도 가열은 표면부에만 국한되고 다른 부분은 가열되지 않는다. 따라서 초음파용접은 냉간접합이라고도 한다. 또 가압력과 진동에 의한 힘이 동시에 작용하기 때문에 용접할 면을 미리 청정하게 할 필요는 없고 용접전의 단계에서 자연적으로 청정화가 이루어진다고 하는 사실이 간접 적으로 증명되고 있다. 초음파 용접(Ultrasonic welding)의 특징을 요약하면 고상용접 의 일종으로서 용접중에 국부적으로 고주파 진동에너지와 압력을 가하여 용접하는 방법이다. 이 때 모재를 용융시키지 않고 건전한 야금학적 결합부가 얻어진다는 데에 큰 특징이 있다. 또한 초음파용접은 다른 용접법에 비해 경제성이 매우 높고, 초음파 용접에 필요한 출력이 전기아크 용접에 필요한 출력의 5 - 10%로 충분한 경우가 많다. 초음파 용접은 통상의 방법으로는 용접하기 어려운 동종 금속이나 이종 금속의 용접에 널리 사용된다. 이 용접법은 반도체, 미세회로, 전기 접점의 형성에 대한 생산기술 로서 사용되고 있는데 소형 모터, 알루미늄 박의 가공, 알루미늄 합금의 조립 등에 이용되고 있다. 한편 최근에는 자동차, 우주항공산업 분야의 구조제 용접용으로도 채용되고 있다.출함이 바람직하다.분비되는 배설-분비 항원의 자극과 깊은 관계가 있음을 알 수 있었다.넌트 명세서를 대한 XML DTD(Document Type Definition)를 정의하고, HTML 기반 검색 방법과 XML 기반 검색 방법에 대한 컴포넌트 검색 성능을 비교한다.따라 NO 생산 및 세포독성이 증가하였고. NO 생산을 저하시키는 약제들은 활성화된 복강 대식세포 및 RAW264.7 세포에 의한 질편모충에 대한 세포독성을 현저히 감소시키는 것으로 보아 NO는 질편모충에 대한 대식세포의 숙주 방어기전에서 중요한 역할을 감당할 것으로 생각된다.nction index) 와 최대개구시 동통의 정도는 시술전과 시술 4주후간에 유의한 차이가 관찰되었다.피부온도는 검사자간에는 특정부위에 따라 다소 차이가 있을 수 있으나 일반적으로 높은 재현성을 보여줌으로서 향후 교근 및 측두근의 임상연구 평가에 피부온도조사는 도움이 되리라 사료된다. lactobacilli의 양은 peroxidase system을 함유하거나(p < 0.01) 함유하지 않은(p < 0.05) 치약을 사용한 군 모두에서 양치전에 비해 유의성있게 감소하였다. 6. 양치후 30분에 채취한 구강건조증 환자의 자극성 전타액내 S. mutans 양은 peroxida system을 함유한 세치제를 사용한 군에서 대조군에 비해 유의성있게 낮았다(p < 0.05). 7. 양치후 30분에 채취한 구강건조증 환자의 자극성 전타액내 lactobacilli양은 peroxidase system을 함유한 세치제를 사용한 군에서 대조군에 비해 상대적으로 낮게 나타났으나(p = 0.067)

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Implementation of Low Frequency Welding Pre-heating System Using Induction Heating (유도가열 기법을 이용한 저주파 용접예열 시스템 구현)

  • Yang, Juyeong;Kim, Soochan;Park, Junmo
    • Journal of the Institute of Convergence Signal Processing
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    • v.19 no.2
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    • pp.61-67
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    • 2018
  • Welding preheating means that the surface of the base material to which the metal is welded before the main welding is heated to a constant temperature. It prevents the cracks of the adjacent influences such as reduction of material hardening degree by controlling the cooling rate, suppression of segregation of impurities, prevention of thermal deformation, and moisture removal. For this reason, it is a necessary operation for high quality welding. Induction heating is an efficient heating method that converts electric energy into heat energy by applying electromagnetic induction phenomenon. Compared with combustion heat generated by gas and liquid, it is clean, stable, and economical as well as rapid heating. It can be heated regardless of the shape, depth and material of the heating body by modifying the shape of the frequency and the coil with a simple structure. In this paper, we implemented a low frequency welding preheating system using induction heating technique and observed the temperature changes of coil resistance, inductance and automotive transmission parts according to the height of each transmission in winding coil for three kinds of automotive transmission parts. We confirmed that the change of current is a very important factor in the low frequency heating.

An Experimental Study on Friction Welding and Heat Treatment of Engine Exhaust Valve Steels ( SCr4-21-4 N , SUH3-21-4-N (기관배기 밸브용 강 ( SCr4-21-4N , SUH3-21-4N ) 의 마찰압접과 열처리에 관한 실험적 연구)

  • 오세규
    • Journal of the Korean Society of Fisheries and Ocean Technology
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    • v.14 no.2
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    • pp.79-87
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    • 1978
  • This is an experimental study on friction welding and heat treatment of engine exhaust valve materials whose welding combination is SCr4 as stem to 21-4N as head and SUH3 to 21-4N. In this study, not only the experiments of friction welding under the selected optimum welding condition and the examination of the mechanical properties were carried out, but also the heat treatment of friction welded specimens under the two selected conditions was taken to obtain the better welding character, eliminating the latent stress and the hardness peak which appeared at the welded zones of heat resisting steel(21-4N, SUH3) and low alloyed steel ($SCr_4$) friction weldments. The results obtained by the experiments and consideration in this study are as follows: I) It was experimentally proved quite reasonable that 'speed=3,OOO rpm, heating pressure Pl=8 kg/ mm2, upsetting pressure p, = 20 kg/mm', heating time $t_1$ = 3 see, upsetting time TEX>$t_2$ = 2.5 sec' was selected as the optimum welding condition for friction-welding the engine exhaust valve materials $SCr_4$ to 21-4 Nand SUH 3 to 21-4 N. 2) The results of the previous study and this one on friction welding of such dissimilar materials as SUH 3-SUH 31, SCr 4-SUH 31, SCr 4-SUH 3, SUH 3-CRK 22, SCr4-21-4 Nand SUH3-21-4 N agreed with each other substantially in the friction welding characteristics at welded interface zones. 3) It was also certified quite satisfactory that '600\ulcornerCX30 min. Xroom air cooling' as an optimum heat treatment condition of the friction welded materials SCr 4-21-4 Nand SUH 3-21-4 N was experimentally determined to eliminate the latent stress and the hardness peak at welded zones. 4) About 20% of the tensile strength before heat treatment of friction welded specimens was decreased after heat treatment 600\ulcornerCX30 min. Xair cooling, but the location of fracture was moved from heat affected zone to parent $SCr_4$ & SUH3. 5) Microscopic examination of the weld joints friction-welded and heat-treated under the above mentioned conditions revealed that the weld zone is very narrow and has a fine grained intermixed structure without any welding defects. 6) The above mentioned conditions can be also utilized as friction welding parameters of the other dissimiar materials for engine valve production.

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Heavy metal concentration of plants in Baekdong serpentine area, western part of chungnam (충남 서부 백동 사문암지역 식물체의 중금속 함량)

  • 송석환;김명희;민일식;장인수
    • Journal of Korea Soil Environment Society
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    • v.4 no.2
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    • pp.113-125
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    • 1999
  • Heavy metal elements were analysed to assess degrees of heavy metal contents for the plants, M. sinensis, A. vulgaris and G. oldhamiana, from the Baekdong serpentine area within the western part of Chungnam. The area was divided into two sites ; serpentine area (SP, consisting of serpentinite, SP) and non-serpentine area (NSP, containing amphibole schist, AS and gneiss, GN). Their host rocks(R) and top soils(S) were also collected from the each site. As the results of the study, the plants contain high concentration of Ni Cr, Co in the SP and Fe, Zn in the AS and GN. Plants from the AS of the NSP contain mainly high content in the most of elements. Averages of Ni, Co and Cr for the plants decreased in the order of SP, AS and GN. In the total element contents, M. sinensis and A. vulgaris decreased in the order of Fe > Ni or Cr > Zn > Co > As > Sc within the SP and in the order of Fe > Zn > Cr > Ni, within the GN. Comparing among the parts of plants, root parts were higher in the most of elements than the above grounds. In the relative element ratios of plants collected from the SP and GN (SP/GN) M. sinensis was lower than A. vulgaris in the most of elements, suggesting that the M. sinenis shows low absorption within the infertile serpentine soil and high absorption within the fertile gneiss soil. In the element contents of the top soils and their host rocks, the SP shows higher Ni, Co and Cr contents than the others. Their total contents decreased from SP to AS and GN, suggesting that the soils reflect the composition of their host rocks. Total element contents of the SP decreased in the order of Fe> Cr or Ni> Co> Zn> As> Sc and, for the GN, in the order of Fe> Zn> Cr> Ni> Co or Sc, respectively. In the relative element ratios, R/S of the SP decreased in the order of Cr> As> Fe> Sc> Co> Ni> Zn and for the GN, in the order of Sc> Fe> Ni> Zn> Cr> Co. Comparing with plants within the each site, their top soils were higher than the plants in the most of elements. and their increase and decrease trends for each element are similar. Differences of element contents between the top soils and plants decreased in the order of SP, AS and GN. Plants of the GN were moi-e similar to their soils than those of the others, suggesting that each plant species show different absorptions within the different soils. Comparing with the plants of GN, higher Ni, Co, Cr contents within those of the SP and their survival within the infertile serpentine soil suggest that the M. sinensis, A vulgaris and G. oldhamiana may be the tolerance species in the serpentine soil. Comparisons with the upper crust show that M. sinensis, and A. vulgaris within the SP show high Hi and Cr contents. suggestive of hyperaccumulation. Upper results with the previous studies for the contaminated soils developed as parent materials with the serpentinites suggest additional studies for ecological behaviors for the plant and degrees of accumulations for the elements need to know phytoextraction of the heavy metal elements within the soils.

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