최근 산업의 고도화에 따른 부품 소재의 고성능화에 따라 기존의 고온 세라믹의 한계를 극복하기 위한 노력으로 초고온 세라믹 재료에 대한 활발한 연구가 진행되고 있다. 초고온 세라믹은 대부분 붕화물이나 탄화물인 비산화물 세라믹으로 3000도 이상의 녹는점을 갖으며 2000도 부근에서는 사용을 목표로 하고 있다. 이 재료는 다른 세라믹들과 마찬가지로 취성파괴 거동을 나타내며, 이를 보완하기 위한 섬유강화 복합재료화도 활발히 진행되고 있다. 본고에서는 고온용 세라믹 장섬유와 세라믹 복합재료, 그리고 초고온 세라믹의 개발 현황과 산업화 전망을 정리하였다. 또한 초고온 세라믹의 발전 방향을 전망하였으며, 재료연구소에서 수행중인 초고온 세라믹의 연구 활동에 대해 간략히 언급하였다.
Proceedings of the Korean Institute of Industrial Safety Conference
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1998.11a
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pp.41-46
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1998
최근 항공기나 자동차 분야에서 엔진의 경량화 및 출력 향상 둥의 목적으로 고온 구조용 세라믹스가 큰 주목을 받고 있는 가운데, monolith 세라믹스의 인성 부족을 보완하기 위하여 세라믹 휘스커나 장섬유를 이용하는 새로운 세라믹 복합재료의 개발에도 많은 연구가 수행되고 있다. (중략)
세라믹 복합재료의 크립 파괴거동의 근원이 되는 크립거동에 대한 해석은 현재까지 제시되어 있 는 것이 거의 전무하여, 세라믹 복합재료의 고온신뢰도는 실험에 의존되어 많은 시간과 노력이 소요된다. 여기서는 해석방법으로 advanced shear-lag 모델을 기본으로 세라믹 복합재료 특성을 고려하여 모델링 해석을 제시하였다. 여러 영향 인자들-보강섬유 형상비, 보강섬유 끝단의 간격, 계면에서의 미끄름계수, 단위 모델안의 보강섬유 배열이 크립거동에 미치는 효과에 대해 인자 변화효과(parametric study)를 관찰하여 실험에 의해 얻은 SiCw/A1$_{2}$O$_{3}$의 크립 결 과와 비교하였다. 모델링 해석을 통해 얻은 특정범위 내의 결과는 실험결과를 수용할 수 있으 므로 이 해석방법을 세라믹 복합재료 크립거동의 한방법으로 이용할 수 있으리라 사료된다.
Ultra-high temperature ceramics (UHTC) such as $ZrB_2$, ZrC, $HfB_2$, HfC and TaC has been recently actively investigated for the application as components such as nose-cone, rocket nozzle and leading edge of hypersonic systems. However, the application has been limited by various reasons. The brittleness of the materials and consequent low thermal shock resistance is one of the reasons. The property can be improved through the fabrication of ceramic matrix composites. In this paper, the concept of UHTC and the fabrication process and testing of UHTC-based ceramic matrix composites (UHTC-CMC) were briefly reviewed. Also, international activities regarding the fabrication of UHTC-CMC were summarized and a UHTC-CMC project, which was performed in Korea, was introduced.
전면재를 알루미나, 후면재를 Kevlar또는 S-2 유리 섬유강화 복합재료로 접합한 이종재료 장갑에 대하여 알루미나의 두께 변화와 복합재료의 적층구조에 따른 고속충격 특성 변화에 대하여 연구하였다. 또한 시험재료의 동적 관통현상을 분석하기 위하여 고속촬영기법이 이용되었다. 시험결과, 전면재인 알루미나는 충격탄자 직경의 80% 상당하는 두께(본 실험에서는 6nm)인 경우 양호한 방탄성능을 보였다. 후면재인 복합재료는 섬유를 alternating 주조로 적층한 경우가 laminar구조로 적층한 것에 비하여 더 우수한 방탄성능을 나타내었다.
This paper is concerned with the performance evaluation and comparison analysis fur several kinds of LIPCA (Lightweight Piezo-Composite Actuator) device system. LIPCA device system is composed of a piezoelectric ceramic layer and fiber reinforced light composite layers, typically a PZT ceramic layer was sandwiched by a top fiber layer with low CTE (coefficient of thermal expansion) and base layers with high CTE. To investigate the effect of lay-up structure of the LIPCA on the actuating performance, four kinds of actuator with different lay-up stacking sequence were designed, manufactured, and tested. The performance of each actuator was evaluated using an actuator test system consisted of an actuator supporting jig, a high voltage actuating power supplier, and a non-contact laser measuring system. From the comparison of the performance of the LIPCA prototypes, it was found that the actuator with higher coefficient of unimorph actuator can generate larger actuating displacement.
Ultra-high temperature ceramics (UHTC) such as ZrB2, ZrC, HfB2, HfC and TaC have been recently investigated for the application to hyper-sonic systems such as nose-cone, rocket nozzle and leading edge. In this paper, the recent research results about UHTC have been reviewed. Domestic and international research results about UHTC mainly during the last 5 years were briefly summarized. Also, the results of C3HARME project, which was one of the Horizon 2020 program in EU, to get over the problems of UHTC such as brittleness through the fabrication of ultra-high temperature ceramic matrix composites (UHTCMC) were briefly introduced.
Proceedings of the Korean Institute of Industrial Safety Conference
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1998.05a
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pp.45-50
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1998
최근 항공기, 자동차 및 각종 플랜트 설비의 고온용 경량 내열성 소재로서 구조용 세라믹스 재료가 큰 주목을 받고 있다. 그러나, 이러한 구조용 세라믹스 재료도 어느 이상의 고온에서는 크지 않은 응력하에서도 크립에 의한 영구 변형이 일어나서 강도 저하 및 치수 변화로 이어지며, 이로 말미암아 정밀 부품으로서의 기능을 상실할 뿐 아니라 심한 경우에는 파손에까지 이를 수 있다. (중략)
Nicalon-fiber-reinforced SiC composites were fabricated via polymer solution infiltration/chemical vapor infiltration (PSI/CVI) and CVI. Specifically, data were taken and compared for flexural strength, fracture toughness, and processing time. The two process resulted in comparable mechanical properties, and PSI/CVI process resulted in significantly reduced infiltration time.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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