한국분말야금학회 2006년도 Extended Abstracts of 2006 POWDER METALLURGY World Congress Part 1
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pp.424-425
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2006
The effects of reaction temperature and precursor concentration on the microstructure and magnetic properties of ${\gamma}-Fe_2O_3$ nanoparticles synthesized as final products of iron acetylacetonate in chemical vapor condensation (CVC) were investigated. Pure ${\gamma}-Fe_2O_3$ phase was obtained at temperature above $900^{\circ}C$ and crystallite size of ${\gamma}-Fe_2O_3$ nanoparticles decreased with lowering precursor concentration. Also, the coercivity decreases with decreasing crystallite size of nanopowder. The lowest coercivity was 7.8 Oe, which was obtained from the ${\gamma}-Fe_2O_3$ nanopowder sample synthesized at precursor concentration of 0.3M. Then, the crystallite size of ${\gamma}-Fe_2O_3$ nanoparticles was 8.8 nm.
본 연구에서는 전통 제련법을 토대로 사철을 이용해 괴련철 생산을 재현하고 슬래그 및 괴련철을 분석하여 재료학적 특성을 알아보았다. 원료는 고문헌을 토대로 경주사철과 포항사철을 이용했다. WD-XRF 및 XRD 결과 경주사철은 저티탄사철의 Magnetite이며 포항사철은 고티탄사철의 Magnetite와 Ilmenite가 혼합됨을 확인하였다. 슬래그의 XRD 및 미세조직 분석결과 경주사철 슬래그는 Fayalite와 $W{\ddot{u}stite$, 포항사철 슬래그는 Titanomagnetite와 Fayalite가 확인되어 사철의 Ti 함량에 따른 조직의 차이를 확인하였다. 괴련철의 미세조직의 분석결과 경주사철 괴련철은 표면에 공석강에 가까운 탄소함량을 보이는 Pearlite가 우세하며, 내부는 Ferrite와 Pearlite가 혼재된 아공석강이었다. 포항사철 괴련철은 순철에 가까운 Ferrite이었다. 괴련철의 철물화를 위해서는 내부 불순물 제거, 조직을 치밀하게 하는 정련 및 단접이 필요함을 확인하였다. 향후 다양한 조건의 전통 제철 실험을 통해 제철부산물의 성격을 규명하고 제철 유적의 특징을 알아보는데 중요한 데이터로 활용 가능할 것이다.
The effect of rubber mold on densification behavior of pure iron powder was investigated under cold isostatic pressing. The thickness effect of rubber mold was also studied. The elastoplastic constitutive equation based on the yield function of Shima and Oyane was implemented into the finite element program(ABAQUS) to predict compaction responses of metal powder under cold isostatic pressing. The hyperelastic constitutive equation based on Moony-Rivlin and Ogden strain energy potentials was also employed to analyze deformation of rubber mold. The coefficients of the strain energy potentials were obtained from tension and volumetric compression data of rubber. Finite element results were compared with experimental data for densification of pure iron powder under cold isostatic pressing.
This study has been carried out to evaluate gaseous nitrocarburizing treatment undertaken for pure iron at $570^{\circ}C$ in an atmosphere containing 50% endothermic gas, generated from natural gas, and 50% ammonia. The results obtained from the experiment are as follows ; 1) The microstructure of gaseous nitrocarburized pure iron consists of the compound layer on the surface and the diffusion zone beneath it. The compound layer progresses uniformly into ferrite with a thickness of $20{\mu}$ obtained after treating for 3 hours. 2) Chemical analysis has shown that the compound layer has a C/N ratio of 0.19 and that the average combined interstitial content of the compound layer is about 30 atomic percent, which is close to the lower limit of the ${\varepsilon}$-carbonitride phase field in Fe-C-N phase diagram. 3) X-ray diffraction analysis has revealed that the compound layer consists mainly of the c.p.h. phase, ${\varepsilon}-Fe_3$(C.N) and a small amount of $Fe_4N$ and traces of ferrite are also present in the compound layer. 4) The microhardness of the compound layer is about 600 V.H.N and shows a relatively sharp fall-off at the compound layer/diffusion zome interface. 5) The average actual degree of ammonia dissociation is calculated to be 27% for a gaseous nitrocarburizing treatment carried out at $570^{\circ}C$.
The nitrification of pure iron powders is found to occur even at room temperature by high energy ball milling in $NH_3$ gas atmosphere. The powders of metastable iron nitrides ($0<at.%N{\le}23.3$) thus produced are identified as the super-saturated bee structure for the N content below 14.9 at.%N and the high temperature phase of the hcp structure above 19.4 at.%N. The atomic volume of Fe in the bcc phase is found to be smaller than that of the N-martensite reported in the literature. Magnetization at room temperature gradually decreases with increasing the N concentration in contrast to the enhancement reported for the bet nitrides. Neutron diffraction experiment also provide detailed information about the local structure surrounding the nitrogen atom. The coordination number of Fe atom around a nitrogen atom for the iron nitride containing 9.5 at.%N turns out to be 3.9 atoms.
원삼국시대에 속하는 경기도 김포시 양촌유적에서 출토된 단조철부 5점과 주조철부 1점을 대상으로 미세조직 관찰과 비금속개재물 분석을 실시하였다. 단조품에 사용된 소재는 순철에 가까운 소재와 저탄소강이 사용되었고 성형 후 1점에만 담금질을 하였다. 주조품은 주철을 탈탄시킨 미세조직이 보여 주철탈탄 제강법이 적용된 것을 확인하였다. 비금속개재물 분석결과 철부는 고체저온환원법으로 제련하여 생산된 괴련철을 두드려서 제작하였다. FeO 함량이 $SiO_2$에 비해 비교적 높게 나타나 제련 시 노의 온도가 환원에 충분하지 못해 Fe의 회수율이 적었던 것으로 보이며 이 과정에서 광물에 포함된 K, P, Mg, Mn, Ti 등 불순물이 혼입되었다. Ca 함량이 높게 검출되는 곳이 있어 일부는 조제제로 석회물질을 넣었던 것으로 추정된다.
외핵은 대부분 철로 이루어져 있으나 외핵의 밀도를 10% 정도 줄일 수 있는 희석 원소가 존재해야 한다. 외핵에서 존재할 가능성이 있는 가벼운 희석원소가 수소와 산소라는 가정 하에, 고압 하에서 수소의 열역학적 안정성을 적철석($Fe_2O_3$) + 수소($H_2$) $\to$ 괴타이트(FeOOH) + 철(Fe) 반응관계식을 이용하여 계산하였다. 열역학적 해석 결과, 상온 및 상압에서 이러한 화학반응의 깁스자유에너지는 12.62 kJ/mol로 계산되었다. 상온에서 압력이 증가함에 따라 깁스자유에너지 값은 감소하여 0.068 GPa에서 '0 kJ/mol'을 나타내었다. 압력이 증가함에 따라 깁스자유에너지 값은 일정한 비율로 점차적으로 감소하여 200 GPa에서는 -208.26 kJ/mol을 나타내었다. 이러한 열역학적 분석 결과로 볼 때 고압 하에서 수소와 철산화물이 반응하여 철원소와 철 수산화물을 생성하는 환원반응이 선호되며, 수소와 산소가 철수산화물의 형태로 원시지구 핵 내에 존재하게 되었을 가능성을 배제할 수 없다.
본 연구에서는 골프장 등에서 살충제로 사용하는 대표적인 농약 중 fenitrothion에 대해 ZVI를 사용하여 분해경로를 파악하고 분해특성을 회분식 반응기를 이용하여 연구하였다. 또한 ZVI에 의한 순수 fenitrothion과 스미치온에 함유되어 있는 fenitrothion 분해율을 비교하였다. ZVI에 의한 fenitrothion의 분해 과정에서 3-methyl-4-nitrophenol과 4-amino-m-cresol이 생성되는 것을 알 수 있었다. ZVI에 의한 순수 fenitrothion 및 스미치온에 함유된 fenitrothion의 분해반응은 1차 반응으로 나타낼 수 있으며, 주입농도가 증가 할수록 분해율 및 1차반응 속도상수 값도 증가하였다. 순수 및 스미치온에 함유된 fenitrothion의 비표면적 1차 속도상수 값은 각각 0.0398 및 $0.1312L/m^2{\cdot}hr$으로 스미치온에 함유된 fenitrothion이 순수 fenitrothion에 비해 ZVI에 빨리 분해되었다. 이는 스미치온에 함유된 계면활성제가 fenitrothion의 용해도를 증가시키며 ZVI의 분산력을 향상시킨 것에 기인하는 것으로 판단된다.
유형성 볼밀을 사용하여 순수한 철분말 암모니아가스 분위기 중에서 기계적 합금화(MA) 처리를 하였다. 그 결과 질소함량이 23 at% 까지 준안정 질화철 분말을 얻을 수 있었다. 질화철 분말의 생성상은 질소 함량이 14.5 at% N 이하의 경우 bcc과포화 고용체가, 20.8 at% N에서는 고온에서 안정한 비평형 hcp 결정 분말이었다. MA법으로 제조한 Fe-N계 분말의 포화 자화는 질소농도가 증가함에 따라 단조로운 감소를 보였으며 보고된 bct 질화철에서의 포화자화값 증가와 대조적인 결과를 나타냈다. 질소원자 주위의 상세한 를 조사하기 위하여 중성자 회절 실험을 행하였다. 그 결과, 9.5 at% N의 질화철 분말의 경우 질소원자 주위의 철원자의 배위수는 3.9이었으며, 이러한 결정구조해석 결과로부터 질소원자는 철원자로 이루어진 4면체의 중심에 위치하고 있는 것으로 판단되었다.
Effects of Ti on damping capacity and mechanical properties are investigated in hot rolled Fe-17%Mn alloy. The existing damping alloy with Fe-Mn binary system was limited the use by high production cost, however in case of using scrap iron instead of pure iron although the content of carbon is higher it is possible to be applied wider field especially construction items because the production cost is lower. However, the excellent specific damping capacity is dropped due to the high content of carbon, we developed advanced type of damping alloy included Ti. TiC is formed with added Ti and it holds the specific damping capacity similar to existing damping alloy. The effect of Ti on damping capacity is found to be beneficial in carbon-containing alloy, which is attributed to the depletion of carbon solute due to the formation of TiC.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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