• Archives of Metallurgy and Materials
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• 제66권4호
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• pp.983-986
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• 2021

This study investigated the recovery behavior of valuable metals (Co, Ni, Cu and Mn) in spent lithium ion-batteries based on Al₂O₃-SiO₂-CaO-Fe₂O₃ slag system via DC submerged arc smelting process. The valuable metals were recovered by 93.9% at the 1250℃ for 30 min on the 20Al₂O₃-40SiO₂-20CaO-20Fe₂O₃ (mass%) slag system. From the analysis of the slag by Fourier-transform infrared spectroscopy, it was considered that Fe₂O₃ and Al₂O₃ acted as basic oxides to depolymerize SiO₄ and AlO₄ under the addition of critical 20 mass% Fe₂O₃ in 20Al₂O₃-40SiO₂-CaO-Fe₂O₃ (CaO + Fe₂O₃ = 40 mass%). In addition, it was observed that the addition of Fe₂O₃ ranging between 20 and 30 mass% lowers the melting point of the slag system.

• 한국세라믹학회지
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• 제52권1호
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• pp.19-22
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• 2015

The joining behavior of YSZ ceramics to the glasses used in the $9Al_2O_3-24ZrO_2-51SiO_2-16R_2O$ and $9Al_2O_3-24ZrO_2-51SiO_2-7La_2O_3-9R_2O$ (wt%) glass systems was investigated. The glass transition and softening temperatures were determined to be $430^{\circ}C$ and $760^{\circ}C$, respectively. The behavior of the contact angle was inversely proportional to an increase in the temperature. The Zr element in YSZ acted as a nucleation agent and contributed to the bonding behavior at the interface.

• 한국분말재료학회지
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• 제29권1호
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• pp.41-46
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• 2022

In this study, we report the microstructure and characteristics of Ag-SnO₂-Bi₂O₃ contact materials using a controlled milling process with a subsequent compaction process. Using magnetic pulsed compaction (MPC), the milled Ag-SnO₂-Bi₂O₃ powders have been consolidated into bulk samples. The effects of the compaction conditions on the microstructure and characteristics have been investigated in detail. The nanoscale SnO₂ phase and microscale Bi2O3 phase are well-distributed homogeneously in the Ag matrix after the consolidation process. The successful consolidation of Ag-SnO₂-Bi₂O₃ contact materials was achieved by an MPC process with subsequent atmospheric sintering, after which the hardness and electrical conductivity of the Ag-SnO₂-Bi₂O₃ contact materials were found to be 62-75 HV and 52-63% IACS, respectively, which is related to the interfacial stability between the Ag matrix, the SnO₂ phase, and the Bi₂O₃ phase.

• 광물과 암석
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• 제33권3호
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• pp.195-214
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• 2020

삼광 금-은 광상은 과거 한국에서 가장 큰 금-은 광상들 중의 하나였다. 이 광상은 선캠브리아기의 변성퇴적암류내에 발달된 열극대를 충진한 8개조의 석영맥으로 구성된 조산형 금-은 광상이다. 이 광상에서 함 티타늄 광물로는 설석, 티탄철석 및 금홍석이며 설석과 티탄철석은 모암에서만 산출되나 금홍석은 모암과 엽리상 석영맥에서 산출된다. 이들 광물들은 모암에선 흑운모, 백운모, 녹니석, 백색운모, 모나자이트, 저어콘 및 인회석과 엽리상 석영맥에선 백색운모, 녹니석 및 유비철석 등과 함께 산출된다. 설석은 최대 3.94 wt.% (Al₂O₃), 0.49 wt.% (FeO), 0.52 wt.% (Nb₂O₅), 0.46 wt.% (Y₂O₃) 및 0.43 wt.% (V₂O₅) 값을 갖는다. 이 설석은 0.06~0.14 (Fe/Al 비) 값으로 변성기원의 설석이고 X_Al (=Al/Al+Fe³⁺+Ti) 값이 0.06~0.15 값으로 저 함량 알루미늄 설석에 해당된다. 티탄철석은 최대 0.07 wt.% (ZrO₂), 0.12 wt.% (HfO₂), 0.26 wt.% (Nb₂O₅), 0.04 wt.% (Sb₂O₅), 0.13 wt.% (Ta₂O₅), 2.62 wt.% (As₂O₅), 0.29 wt.% (V₂O₅), 0.12 wt.% (Al₂O₃), 1.59 wt.% (ZnO)로써 As₂O₅ 함량이 높게 산출된다. 금홍석의 화학조성은 모암과 엽리상 석영맥에서 각각 최대 0.35 wt.%, 0.65 wt.% (HfO₂), 2.52 wt.%, 0.19 wt.% (WO₃), 1.28 wt.%, 1.71 wt.% (Nb₂O₃), 0.03 wt.%, 0.07 wt.% (Sb₂O₃), 0.28 wt.%, 0.21 wt.% (As₂O₅), 0.68 wt.%, 0.70 wt.% (V₂O₃), 0.48 wt.%, 0.59 wt.% (Cr₂O₃), 0.70 wt.%, 1.90 wt.% (Al₂O₃), 4.76 wt.%, 3.17 wt.% (FeO)로써 엽리상 석영맥의 금홍석에서 HfO₂, Nb₂O₃, As₂O₅, Cr₂O₃, Al₂O₃ 및 FeO 원소들의 함량이 모암의 금홍석보다 높지만 WO₃ 원소의 함량은 낮다. 이 미량원소들은 모암의 금홍석[(Fe³⁺, Al³⁺, Cr³⁺) + Hf⁴⁺+(W⁵⁺, As⁵⁺, Nb⁵⁺) ⟵⟶; 2Ti⁴⁺+ V⁴⁺, 2Fe²⁺+(Al³⁺, Cr³⁺) + Hf⁴⁺+(W⁵⁺, As⁵⁺, Nb⁵⁺) ⟵⟶ 2Ti⁴⁺+2V⁴⁺], 엽리상 석영맥의 금홍석 [(Fe³⁺, Al³⁺) + As⁵⁺ ⟵⟶ Ti⁴⁺+ V⁴⁺, (Fe³⁺, Al³⁺) + As⁵⁺ ⟵⟶ Ti⁴⁺+Hf⁴⁺, 4(Fe³⁺, Al³⁺) ⟵⟶ Ti⁴⁺+(W⁵⁺, Nb⁵⁺) + Cr³⁺]로써 치환관계가 있었다. 이들 자료를 근거로, 모암내 산출되는 설석, 티탄철석 및 금홍석은 광역변성작용 동안 모암광물들의 변질 시 광물내 존재했던 W⁵⁺, Nb⁵⁺, As⁵⁺, Hf⁴⁺, V⁴⁺, Cr³⁺, Al³⁺, Fe³⁺, Fe²⁺ 등과 같은 양이온들의 재 용해 및 농집에 의해 형성되었다. 그후 계속된 연성전단 시 엽리상 석영맥내 금홍석은 열수 용액의 유입에 따른 백색운모와 녹니석의 모암변질작용에 의한 양이온들의 재 용해 및 재 농집과 더불어 초기에 형성된 설석, 티탄철석 및 금홍석과의 반응에 의해 기존에 이들 광물내에 존재하였던 Nb⁵⁺, As⁵⁺, Hf⁴⁺, Cr³⁺, Al³⁺, Fe³⁺, Fe²⁺과 같은 양이온들의 재농집에 의해 형성된 것으로 생각된다.

• 한국결정성장학회지
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• 제32권4호
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• pp.136-142
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• 2022

Dy₂O₃ 첨가량에 따른 BaTiO₃의 결정구조, 입자성장 거동 및 유전특성에 대해 연구하였다. 고상합성법으로 (100-x) BaTiO₃-xDy₂O₃(mol%, x = 0, 0.5, 1.0, 2.0) 비율로 합성하고, 공기 중 1250℃에서 2시간 동안 소결하였다. Dy₂O₃가 첨가되면서 소결체의 결정구조는 정방정계 구조에서 입방정계 구조로 전이되어 tetragonality(c/a)가 감소하였다. 또한, Dy₂O₃가 첨가 시 Ba₁₂Dy_4.67Ti₈O₃₅은 이차상이 확인되었다. Dy₂O₃의 첨가량이 증가할수록 소결 후 평균입자의 크기가 감소하고 비정상 입자성장 거동을 보였다. 이를 통해 Dy₂O₃가 첨가된 BaTiO₃의 입자성장은 이차원 핵생성 및 성장에 의해 입자성장이 일어나고 계면 반응이 지배적인 것으로 판단할 수 있다. 또한, 결정구조 및 미세구조와 유전특성과의 상관관계에 대해서 고찰하였다.

• 한국재료학회지
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• 제30권7호
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• pp.359-368
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• 2020

This study is aimed at improving the plasma resistance of Al₂O₃ ceramics on which plasma resistant YAS(Y₂O₃-Al₂O₃-SiO₂) frit is melt-coated using a simple heat-treatment process. For this purpose, the results of phase analysis and microstructural observations of the prepared YAS frits and the coating layers on the Al₂O₃ ceramics according to the batch compositions are compared and discussed with regard to the results of plasma resistance test. The prepared YAS frits consist of crystalline or amorphous or co-existing crystalline and amorphous phases according to the batch compositions, depending on the role and content of each raw material. The prepared YAS frit is melt-coated on the densely sintered Al₂O₃ ceramics, resulting in a dense coating layer with a thickness of at least ~ 80 ㎛. The YAS coating layer consists of crystalline YAG(Y₃Al₅O₁₂), Y₂Si₂O₇, and Al₂O₃ phases, and YAS glass phase. Plasma resistance of YAS coated Al₂O₃ ceramics is strongly dependent on the content of the YAG(Y₃Al₅O₁₂) and Y₂Si₂O₇ crystalline phases in the coating layer, especially on the content of the YAG phase. Comparing the weight loss of YAS coating ceramics with values obtained for commercial Y₂O₃, Al₂O₃, and quartz ceramics, the plasma resistance of the YAS coating ceramics is 6 times higher than that of quartz, 2 times higher than that of Al₂O₃, and 50 % of the resistance of Y₂O₃.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제61권3호
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• pp.479-486
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• 2023

본 연구에서는 메탄 습식 개질 반응용 Ni/Al₂O₃ 촉매에 첨가된 Ce_xZr_1-xO₂(CZ)가 촉매 반응 효율에 미치는 효과를 조사하였다. 반응 실험 결과, CZ 조촉매가 첨가된 Ni/Al₂O₃ 촉매는 동일 온도, 동일 steam to carbon ratio에서 Ni/Al₂O₃ 촉매보다 높은 메탄 전환율과 수소 수율을 보였다. 특성 분석 결과, 두 촉매 모두 유사한 기공 구조와 비슷한 Ni 분산도를 가지고 있어 이는 반응 효율에 영향을 미치는 요소가 아님을 확인하였다. 하지만, 라만 분광 분석결과에서 CZ 조촉매 첨가 Ni/Al₂O₃ 촉매는 Ni/Al₂O₃ 촉매와 달리 CZ상에서 oxygen vacancy가 존재하고, 이는 상대적으로 낮은 반응 온도에서 물 활성화를 촉진시키는 것으로 확인되었다. CZ 조촉매 상의 oxygen vacancy에 의한 물 활성화는 저온 영역에서 CZ 조촉매 첨가 Ni/Al₂O₃ 촉매의 습식 개질 반응 성능을 증대시켰다.

• 한국결정성장학회지
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• 제33권6호
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• pp.250-254
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• 2023

본 연구에서는 중적외선 영역에서 투과 성능이 우수하며, 높은 굴절률을 갖는 Li₂O-BaO-Ga₂O₃-TeO₂-TiO₂-GeO₂계 유리를 합성하였으며, 각 성분의 함량 변화에 따른 열적, 광학적 특성을 분석하였다. Li₂O-BaO-Ga₂O₃-TeO₂-TiO₂-GeO₂ 계 유리에서, TeO₂의 함량이 증가함에 따라 굴절률이 증가하며 동시에 유리 전이 온도가 낮아짐을 확인하였다. 또한 BaO의 함량이 증가함에 따라 아베수의 감소 없이 굴절률이 증가하였다. IR cut-off 파장은 TeO₂ 및 BaO의 함량이 증가함에 따라 장파장으로 이동하는 것을 확인하였으며 이는 TeO₂ 및 BaO의 큰 몰질량 때문인 것으로 예상된다. Li₂O의 경우, BaO와 치환 형태로 첨가되었으며, 그 함량이 늘어날수록 굴절률의 큰 감소 없이, 유리 전이온도를 감소시킬 수 있는 것으로 확인되었다.

• Current Optics and Photonics
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• 제8권3호
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• pp.230-238
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• 2024

The refractive index is a key material-design parameter, especially for high-refractive-index glasses, which are used for precision optics and devices. Increased demand for high-precision optical lenses produced by the glass-mold-press (GMP) process has spurred extensive studies of proper glass materials. B₂O₃, SiO₂, and multiple heavy-metal oxides such as Ta₂O₅, Nb₂O₅, La₂O₃, and Gd₂O₃ mostly compose the high-refractive-index glasses for GMP. However, due to many oxides including up to 10 components, it is hard to predict the refractivity solely from the composition of the glass. In this study, the refractive index of optical glasses based on the B₂O₃-La₂O₃-Ta₂O₅-SiO₂ system is predicted using machine learning (ML) and compared to experimental data. A dataset comprising up to 271 glasses with 10 components is collected and used for training. Various ML algorithms (linear-regression, Bayesian-ridge-regression, nearest-neighbor, and random-forest models) are employed to train the data. Along with composition, the polarizability and density of the glasses are also considered independent parameters to predict the refractive index. After obtaining the best-fitting model by R² value, the trained model is examined alongside the experimentally obtained refractive indices of B₂O₃-La₂O₃-Ta₂O₅-SiO₂ quaternary glasses.

• Nuclear Engineering and Technology
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• 제54권9호
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• pp.3516-3525
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• 2022

The high capture cross-section (𝜎_c) of Gadolinium (Gd-155 and Gd-157) causes reactivity penalty and swing at the initial stage of fuel burnup in Pressurized Water Reactor (PWR). The present study is concerned with the feasibility of the combination of mixed burnable poison with both low and high 𝜎_c as an approach to minimize these effects. Two considered reference designs are fuel assemblies with 24 IBA rods of Gd₂O₃ and Er₂O₃ respectively. Models comprise nuclear fuel with a homogeneous mixture of Er₂O₃, AmO₂, SmO₂, and HfO₂ with Gd₂O₃ as well as the coating of PaO₂ and ZrB₂ on the Gd₂O₃ pellet's outer surface. The infinite multiplication factor was determined and reactivity was calculated considering 3% neutron leakage rate. All models except Er₂O₃ and SmO₂ showed expected results namely higher values of these parameters than the reference design of Gd₂O₃ at the early burnup period. The highest value was found for the model of PaO₂ and Gd₂O₃ followed by ZrB₂ and HfO₂. The cycle burnup, discharge burnup, and cycle length for three batch refueling were calculated using Linear Reactivity Model (LRM). The pin power distribution, energy-dependent neutron flux and Fuel Temperature Coefficient (FTC) were also studied. An optimization of model 1 was carried out to investigate effects of different isotopic compositions of Gd₂O₃ and absorber coating thickness.