• Journal of Korea Foundry Society
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• v.27 no.6
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• pp.250-254
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• 2007

3원계 Al-Nb-Zr의 용응 합금을 스프렛 ?봬?(splat-quenching) 방법을 이용하여 급속냉각응고 한 후, 응고된 시편을 698K에서 200시간까지 열처리하여 상전이를 연구하였다. 급속응고 및 열처리된 시편의 미세구조는 X-선 회절 및 투과전자 현미경으로 분석하였다. Al-1.95Nb-0.65Zr, Al-1.3Nb-1.3Zr, 및 Al-0.65Nb-1.95Zr (at%) 3원 합금계를 연구하였다. 각 합금의 조성은 Vegard's 법칙을 적용하여 Al(${\alpha}$)의 기지조직과 $L1_2-Al_3(Nb,Zr)$의 석출상들이 정합을 이루도록 선택되었다. 급속응고된 후 각 합금은 과고용된 Al(${\alpha}$)의 고용상을 형성하였다. Al-1.3Nb-1.3Zr, 및 Al-0.65Nb-1.95Zr의 급속응고된 상태의 시편을 698K에서 열처리하여 알루미늄 기지와 정합의 계면을 갖는 $L1_2-Al_3(Nb_{0.5}Zr_{0.5})$와 $L1_2-Al_3(Nb_{0.25}Zr_{0.75})$의 상을 각각 석출하였다. 반면 Al-1.95Nb-0.65Zr 합금은 평형상인 $D0_{22}-Al_3(Nb_{0.75}Zr_{0.25})$ 상을 석출하였다. 준안정상의 정합 $Al_3(Nb,Zr)$ 미세 분산상 석출은 입자의 조대화를 억제하고 재료의 고온 강도를 증가될 것으로 사료된다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• v.52 no.2
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• pp.199-204
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• 2014

In binary solidification compositional convection in a porous mushy layer influences the quality of the final products. We consider the mushy layer solidifying from below with a constant solidification velocity. The disturbance equations for the mushy layer are derived using linear stability theory. The basic-state temperature fields and the distribution of the porosity in the mushy layer are investigated numerically. When the superheat is large, the thickness of the mushy layer is relatively small compared to the thickness of the thermal boundary layer. With decreasing the superheat the critical Rayleigh number based on the thickness of the mushy layer increases and the mushy layer becomes stable to the compositional convection. The critical Rayleigh number obtained from the continuity conditions of temperature and heat flux at the mush-liquid interface is smaller than that from the isothermal condition at the upper boundary of the mushy layer.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2011.11a
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• pp.54.2-54.2
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• 2011

야금학적 정련 공정 중 슬래그 처리, 일방향 응고, 플라즈마-전자기유도용해 공정을 적용한 태양전지용 실리콘 제조 기술에 관한 연구를 수행하였다. 원소재인 금속급 실리콘을 제조하기 위해원재료로 규석, 코크스(Cokes), 숯, 그리고 우드칩(Wood chip)을 사용하였으며, 150kW급 DC 아크로(Arc furnace)를 이용하여 순도 99.8% 금속급 실리콘을 제조하였다. 제조된 용융 상태의 금속급 실리콘은 슬래그와 반응시켜 불순물을 제거하였다. SiO2-CaO-CaF2 계의 슬래그를 이용하였으며, 금속급 실리콘과 슬래그의 질량비 및 반응 시간에 따른 실리콘 불순물 특성을 평가하였다. 이후 고액 계면이 제어 가능한 일방향 응고 장치를 이용하여 금속불순물을 제거하였다. 고액상태의 온도 조건 및 응고 시간에 따른 불순물 농도 변화를 평가하였으며, 순도 6N급의 실리콘을 제조하였다. 마지막 공정으로 스팀 플라즈마 토치와 냉도가니가 적용된 전자기 유도 용해장치를 이용하여 붕소와 인을 제거하였다. 플라즈마 토치 가스로는 아르곤, 스팀, 수소를 이용하였다. 붕소와 인의 제거율은 각각 94%와 96%를 달성하였으며, 최종 순도 6N급의 실리콘을 제조하였다.

• Journal of Powder Materials
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• v.25 no.4
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• pp.336-339
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• 2018

A unique porous material with controlled pore characteristics can be fabricated by the freeze-drying process, which uses the slurry of organic material as the sublimable vehicle mixed with powders. The essential feature in this process is that during the solidification of the slurry, the dendrites of the organic material should repel the dispersed particles into the interdendritic region. In the present work, a model experiment is attempted using some transparent organic materials mixed with glass powders, which enable in-situ observation. The organic materials used are camphor-naphthalene mixture (hypo- and hypereutectic composition), salol, camphene, and pivalic acid. Among these materials, the constituent phases in camphor-naphthalene system, i.e. naphthalene plate, camphor dendrite, and camphor-naphthalene eutectic exclusively repel the glass powders. This result suggests that the control of organic material composition in the binary system is useful for producing a porous body with the required pore structure.

• Proceedings of the Materials Research Society of Korea Conference
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• 2012.05a
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• pp.57.1-57.1
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• 2012

금속을 용해 응고시킬 때 생성되는 소위, 주조 결함이나 소결금속 내의 기공은 재료의 성능이나 강도를 현저하게 낮추는 결함으로서 예전부터 기피되어 왔다. 또한, 재료공정에 있어서도 여하의 기공이나 기포가 없는 치밀한 고강도 및 고기능성 재료를 개발하는 것에 최대한의 주의와 관심을 기울여 왔다. 반면에 자연계의 천연물이나 인공물을 둘러보면 그 대부분이 다공질임을 쉽게 눈치챌 수 있다. 예를 들어 목재, 지엽 등의 생물을 시작해서 콘크리트 등의 인공물, 우리 체내의 뼈도 전형적인 다공질구조로 구성되어 있다. 이러한 구조로부터 재료의 재질제어 이외에 구조제어라는 새로운 어프로치를 고려할 수 있고, 최근 들어, 금속재료에 있어서도 이러한 다공질 구조에 관한 연구가 활성화되어 충격흡수재, 생체재료, 베어링재료 등의 다양한 응용이 전개되고 있다. 원주상의 방향성 기공을 갖는 로터스 금속의 제조 원리는 용융금속의 높은 가스용해도와 고체금속의 낮은 가스고용도의 차이를 이용하여 응고할 때 고용되지 않는 가스원자가 기포를 형성시키는 것이다. 수소용해도는 모든 금속에 있어서 온도상승에 따라 증가하지만 융점에 있어서 용해도의 불연속적 증가를 나타내며 응고할 때 고액계면에서 다량의 가스를 방출하고 기공 생성을 야기한다. 특히, 고 액상에 있어서 수소용해도 차가 큰 마그네슘, 니켈, 철, 동 등은 기포를 생성하기 쉽다. 또한 기공의 배열구조를 제어하기 위해 일방향응고법를 이용하여 기공에 방향성을 부여한다. 외관상 기공구조가 연근뿌리를 닮은 것으로 부터 로터스 금속이라는 명칭이 널리 알려져 있다. 이와 같은 제조방법에 의해 로터스 금속은 기공 방향, 기공크기, 기공률을 자유롭게 제어할 수 있고 우수한 기계적 성질이 기존의 발포금속, 소결금속과 전혀 다른 특성을 가지고 있다. 이러한 기공구조는 용해온도, 응고속도, 분위기 가스압, 불활성가스와의 혼합체적비 등의 제어를 통해서 조절할 수 있다. 이와 같이 제조한 방향성 다공질금속은 BT (인플란트, 생체적합성, 저탄성, 경량), ST (초음속기엔진부품, 경량), IT (고성능수냉모듈), ET(고온촉매, 필터)의 분야로의 응용을 기대한다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2014.02a
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• pp.208.1-208.1
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• 2014

반도체 공정이나 디스플레이 공정에는 세라믹 부품이나 금속 부품이 많이 포함되어 있는데 이들 부품이 공정중에 발생하는 플라즈마 또는 여러가지 부산물에 의하여 부품의 표면에 다양한 코팅층이 형성된다. 그리고 이러한 공정에 들어가는 부품은 플라즈마 또는 각종 산에 취약한 특성을 나타내는데 이에 대하여 해결하기 위하여 세라믹 부품의 표면에 용사코팅이나 각종 물리, 화학적 방법을 이용하여 표면에 코팅층을 형성한다. 이렇게 형성된 코팅층중 특히 용사코팅에 의하여 형성된 코팅층은 플라즈마 공정이나 각종 부식성 산에 의하여 박리 또는 크랙이 발생하게 된다. 이러한 특성은 용사코팅층의 특성상 발생하고 있는 물리적 흡착에 의하여 흡착된 계면에서 박리가 발생할 가능성이 크게 된다. 이러한 현상을 줄이기 위하여 고열원을 통하여 열처리 실험을 실시한다. 특히 전자빔이나 레이저 열원은 고온 급속 가열에 의하여 고융점인 세라믹 용사코팅층 및 금속 코팅층을 재용융 및 응고과정을 통하여 미세구조를 변화시킨다. 특히 전자빔 열처리는 진공중에서 코팅층의 열처리를 행함으로써 코팅층 내에 있는 기공을 제거하거나 불순물을 제거하기에 용이하다. 본 연구에서 수행된 열처리는 기 코팅된 세라믹이나 금속재의 표면을 다량의 Electron의 Flux를 통하여 표면의 온도를 Melting point 직하 온도까지 상승하였다가 응고시킴으로써 코팅층의 특성을 변화시켰다. 이렇게 열처리된 시험편의 XRD를 통해 결정구조를 파악하고, SEM, OM을 통하여 기공의 제거, 결함의 제거 등을 확인하였으며 경도 변화를 통하여 물리적 특성의 변화를 함께 확인하였다. 평가 결과 결정구조의 변화와 더불어 경도등의 상승효과가 발생하였으며 코팅층 내에 존재하는 결함이 감소함을 확인하였다.

• Journal of the Korean Crystal Growth and Crystal Technology
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• v.3 no.1
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• pp.1-11
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• 1993

A suppression of turbulent fluid motion and a control of oxygen and dopants could be improved by application of magnetic field in Czochralski growth of silicon. The effect of an axial magnetic field on Czochralski system was numerically calculated. The fluid motions induced by temperature gradients and by crystal and crucible rotations were suppressed by magnetic force. The S/L interface was gradually flattened in proportion to the increase of magnetic field due to a reduced ascending velocity in the vicinity of center line. The t.emperature distributions in the melt at 8=0.3 Tesla were similar to those analyzed by the conduction heat transfer only. The dissipated amounts of heat flux from melt and crystal surfaces by Ar gas blowing was Jess than 3 %.

• Journal of the Korean Crystal Growth and Crystal Technology
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• v.2 no.2
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• pp.53-62
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• 1992

In Zone Melting Recrystallization(ZMR) of SOl structure, thin silicon films have been recrystallized by artificial control of beam intensity profile which was obtained by tilting of upper elliptical reflector. Temperature profiles and gradients near solidification interface were calculated by numerical simulation for analysis of asymmetric line heating effect. The larger the tilting angle of the upper reflector, the larger the degree of supercooling at liquid and the interdefect spacing in thin silicon films. Major defects were continuous subgrainboundaries. Isolated threading dislocations were observed in the case of the film having low defect density. We have found that the thin silicon films were recrystallized into (100) textured single crystals by cross-sectional TEM and thin film X-ray diffraction analysis.

• Journal of the Korean Crystal Growth and Crystal Technology
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• v.6 no.1
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• pp.19-31
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• 1996

To invetigate the impurity distribution in GaAs crystal grown by horizontal Bridgman method, we constructd the mathematical model describing heat transfer, mass transfer and fluid flow n transient growth of GaAs. Galerkin finite element method and implicit time integration were used to solve the equations and simulate the transient growth. The concentration distribution is similar to the case of diffusion controlled growth when Gr - 0. With the increase of Gr the concentration profile is distroted and the minimum solute concentration appears near the interface. As solidification prosceeds, interface deflection increases steadily and transverse segregation increases until mixing by flow becomes steady. The axial segregation increases with solidification. But, with high intensity of flow axial segregation becomes steady after short transient. At small and large Gr the result showed a good agreememt with the prediction Smith and Scheil.

• Polymer(Korea)
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• v.38 no.6
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• pp.767-773
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• 2014

Rheological and electrical properties of polystyrene (PS)/carbon nanotube (CNT) nanocomposites via coagulated precipitation were investigated. Chemical modification and surfactant wrapping of CNT to improve the dispersion of CNTs may reduce the intrinsic properties of pristine CNT. To avoid this problem, PS and CNTs were dissolved and dispersed in dimethylformamide and then PS/CNT nanocomposites were prepared by the coagulated precipitation of CNT-dispersed PS solution in water. The coagulated precipitation method was highly effective enhancing the electrical conductivity of nanocomposites. Furthermore, the effect of adding poly(styrene-co-divinylbenzene) crosslinked particles to PS matrix on the rheological and electrical properties was investigated. With the addition of the crosslinked particles, the electrical percolation threshold of CNT reduced to 0.25 wt% and electrical conductivity increased further. It is speculated that CNTs in the volume occupied by crosslinked particles helped electrical pathway formation.