• 한국진공학회:학술대회논문집
• /
• 한국진공학회 2016년도 제50회 동계 정기학술대회 초록집
• /
• pp.135-135
• /
• 2016

차세대 가스터빈 엔진 및 초음속 항공기 내 고온부의 온도가 증가함에 따라, 기존의 초내열합금 기반 소재를 사용하기 어려워지고 있다. 초고온 세라믹스는 높은 기계적 물성, 화학적 안정성 등 우수한 고온 특성을 가지고 있어 기존의 초고온 소재를 대체 할 수 있는 물질로 부상되고 있다. 하지만 기존의 금속 기반 소재 대비 높은 밀도로 인하여 초고온 세라믹 단일체를 비행체 부품에 적용하기에는 어려움이 있다. 이에 초고온 세라믹스와 탄소섬유를 포함하는 세라믹 복합체(Ceramic Matrix Composite, CMC)를 제작하여 동등한 기계적 물성을 보이면서 무게를 감소시키는 연구들이 진행 중에 있다. 초고온 세라믹스가 함침 된 세라믹 복합체의 경우 우수한 내삭마, 내산화 특성을 보이지만, 장시간 고온에 노출되어 탄소 섬유가 드러나게 되면 급격한 산화로 인해 소재 특성의 열화가 진행되는 단점을 가지고 있다. 따라서, 탄소 섬유가 드러나지 않도록 복합체 표면에 코팅층을 형성하여 세라믹 복합체 모재를 보호하는 방법이 활발히 연구되고 있다. 본 연구에서는 진공 플라즈마 용사 공정을 이용하여 다양한 공정조건 하에서 초고온 세라믹 코팅층을 형성하였다. 수십 마이크론 크기 분포를 갖는 HfC 분말을 Ar 유송 가스를 이용하여 플라즈마 화염 내부로 투입하였다. 플라즈마 화염 가스는 Ar 과 H2를 혼합하여 구성되었으며, 분위기 가스로는 N2를 사용하였다. 코팅에 사용된 모재로는 ZrB2 단일체와 SiC가 미량 포함된 HfC 단일체를 사용하였다. 다양한 공정 조건하에서 형성된 HfC 코팅층의 두께, 미세 조직구조를 SEM을 이용하여 관찰하였으며, XRD를 이용하여 형성된 HfC 코팅층의 결정구조를 분석하였다.

• Composites Research
• /
• 제30권2호
• /
• pp.94-101
• /
• 2017

$ZrB_2$, ZrC, $HfB_2$, HfC 및 TaC 등의 초고온 세라믹스들은 극초음속 체계의 노즈콘, 로켓 노즐 및 리딩 엣지 등에 적용하기 위하여 최근 활발한 연구가 진행되고 있다. 그러나 그 실제 적용은 다양한 원인 때문에 제약받고 있는데 취성 특성에 의한 낮은 열충격 저항 특성이 그 원인 중 하나이다. 그러한 문제는 세라믹 섬유강화 복합재료를 제조함으로써 개선될 수 있다. 본 리뷰에서는 초고온 세라믹스의 개념과 초고온 세라믹스 섬유강화 복합재료(UHTC-CMC)의 제조 공정 및 평가에 대하여 간단히 정리하였다. 또한 UHTC-CMC의 제조를 위한 세계적인 연구를 요약하였으며 한국에서 수행중인 초고온 세라믹스 연구에 대해 간단히 소개하였다.

• Composites Research
• /
• 제35권4호
• /
• pp.261-268
• /
• 2022

ZrB₂, ZrC, HfB₂, HfC 및 SiC 등의 초고온 세라믹스(UHTC, ultra-high temperature ceramics)들은 최근 주목 받고 있는 극초음속 체계 및 차세대 우주왕복선 등에 적용하기 위하여 최근 활발한 연구가 진행되고 있다. 본 논문에서는 한국, 중국, 미국, 일본 및 EU 등지에서 최근 5년간 발표된 주요 연구 결과들을 위주로 간략히 소개하였다. 또한 초고온 세라믹스의 단점인 취성 문제를 극복하기 위한 세라믹 섬유강화 복합재료 제조를 목적으로 Horizon 2020 프로그램의 일환으로 범 유럽차원에서 공동연구로 수행된 C³HARME 프로젝트의 내용 및 결과를 간략히 보고하였다.

• 과학과기술
• /
• 제28권6호통권313호
• /
• pp.14-15
• /
• 1995

가스레인지의 불꽃은 섭씨2천도 그 이상의 온도를 초고온이라 한다. 현대과학은 한다. 현대과학은 온도를 3억도 까지 끌어올리는데 성공했고 초고온에 견디는 새로운 물질 세라믹스를 개발, 엔진에 활용하고 있다. 우주생성의 신비를 푸는 길로도 연결되는 초고온의 세계를 알아본다.

• 원자력산업
• /
• 1_2호통권24호
• /
• pp.42-42
• /
• 1981

• 한국결정성장학회지
• /
• 제29권6호
• /
• pp.283-293
• /
• 2019

우주공간, 고에너지 플라즈마, 방사선 조사 환경과 같은 극한환경에서의 응용 분야가 증가함에 따라 더 높은 용융점 및 기계적 강도, 열전도도의 향상을 필요로 하는 재료에 대한 수요가 계속적으로 증가하고 있다. 이에 따라 대표적인 내열 소재인 탄소-탄소 복합체의 내산화/내삭마 특성을 개선하기 위하여 초고온 세라믹스를 이용하는 방법에 대하여 리뷰하였다. 초고온 세라믹스를 합성하는 가장 간단한 방법인 CVD 코팅법과 다른 코팅법인 pack cementation, 용사법의 장단점을 서로 비교하였다. 복잡한 형상의 C/C 복합체에 CVD 코팅법을 적용하기 위한 방법으로 열역학 계산 및 CFD 시뮬레이션의 활용 가능성을 제안하였다. 또한 이런 방법을 통하여 제작한 TaC/SiC 이중 층 코팅과 TaC/SiC 다중 층 코팅의 내산화 특성을 비교한 결과, 다중 층 코팅을 적용하였을 때 더 뛰어난 내산화성을 보이는 것을 확인하였다.

• 한국정밀공학회지
• /
• 제29권3호
• /
• pp.273-278
• /
• 2012

$ZrB_2$ has a melting temperature of $3245^{\circ}C$ and a low density of $6.1\;g/cm^3$, which makes this a candidate for application to ultra-high temperature over $2000^{\circ}C$. Beside these properties, $ZrB_2$ has excellent resistance to thermal shock and oxidation compared with other non-oxide engineering ceramics. This paper reviewed briefly 2 research examples, which are related to densification and properties of $ZrB_2$-based ceramics for ultra-high temperature applications. In the first section, the effect of $B_4C$ addition on the densification and properties of $ZrB_2$-based ceramics is shown. $ZrB_2$-20 vol.% SiC system was selected as a basic composition and $B_4C$ or C was added to this system in some extents. With sintered bodies, densification behavior and hightemperature (up to $1400^{\circ}C$) properties such as bending strength and hardness are examined. In the second section, the effect of the SiC size on the microstructures and physical properties is shown. $ZrB_2$-SiC ceramics are fabricated by using various SiC sources in order to investigate the grain-growth inhibition and the mechanical/thermal properties of $ZrB_2$-SiC.