In this study, a thermal-gradient chemical vapor infiltration (TG-CVI) process was numerically studied in order to enhance the deposition uniformity within the preform. The computational fluid dynamics technique was used to solve the governing equations for heat transfer and gas flow during the TG-CVI process for two- and three-dimensional (2-D and 3-D) models. The temperature profiles in the 2-D and 3-D models showed good agreement with each other and with the experimental results. The densification process was investigated in a 2-D axisymmetric model. Computation results showed the distribution of the SiC deposition rate within the preform. The results also showed that using two-zone heater gave better deposition uniformity.
Kim, Kyung-Mi;Hahn, Yoonsoo;Lee, Sung-Min;Choi, Kyoon;Lee, Jong-Heun
한국세라믹학회지
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제55권4호
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pp.392-399
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2018
$C_f/SiC$ composites were prepared via a process combining chemical vapor infiltration (CVI) and precursor infiltration pyrolysis (PIP), wherein silicon carbide matrices were infiltrated into 2.5D carbon preforms. The obtained composites exhibited porosities of 20 vol % and achieved strengths of 244 MPa in air at room temperature and 423 MPa at $1300^{\circ}C$ under an Ar atmosphere. Carbon fiber pull-out was rarely observed in the fractured surfaces, although intermediate layers of pyrolytic carbon of 150 nm thickness were deposited between the fiber and matrix. Fatigue fracture was observed after 1380 cycles under 45 MPa stress at $1000^{\circ}C$. The fractured samples were analyzed by transmission electron microscopy to observe the distributed phases.
This study aims to investigate on the effects of alloying elements and heat treatment on the microstructures, wear and heat resistance of Al-Si-Cu-Mg-(Ni)/SiCp prepared by the duplex process developed in previous study, which consists of squeeze infiltration (1st process) and squeeze casting (2nd process). The hardness of composite increased with decrease in SiCp size and Ni addition in both the heat exposured composite and the as-cast one. And the heat and wear resisting properties was improved by the SiCp reinforcement and the Ni addition. The wear amount of Al/SiCp composite decreased with decreasing in the size of silicon carbide particle.
고체 및 액체 로켓 추진 기관 내열부품으로 사용하기 위하여 C/SiC 복합 재료를 LSI(Liquid Silicon Infiltration) 공법으로 개발하였다. 조성비에 따른 내열 특성은 아크 플라즈마, 초음속 토치 시험으로 평가하였으며 $H_2O$ 및 $CO_2$ 산화에 의한 유효 삭마식을 제시하였다. 연소시험을 통하여 고체 및 액체 추진기관용 노즐목 삽입재, 확대부 내열재 및 연소실 내열부품 등 다양한 형상으로 제작이 가능함을 확인하였으며 높은 내삭마 성능과 열구조 성능이 입증되었다.
Cf/SiC 복합재는 저밀도, 높은 기계적 강도, 우수한 열 안정성을 가지고 있어 로켓 추진기관, 항공 및 군사 분야 등의 고온 응용 산업에 유망한 재료이다. 그러나 용융 실리콘 함침(Liquid Silicon Infiltration, LSI) 공정을 통해 제작된 복합재는 잔존하는 Si에 의하여 물리적, 열적 특성이 저하된다. 본 논문에서는 LSI 공정을 통해 제작된 Cf/SiC 복합재의 내부 Si을 제거하기 위한 방안으로 탈규소화(de-siliconization) 공정을 도입하였다. 최대 5분 동안 옥시아세틸렌 토치 테스트를 진행하고 시편의 산화된 표면과 단면은 3D scanning, X-ray diffraction(XRD), 광학현미경(OM), 전자주사현미경(SEM)으로 분석하였다.
SiC materials have been extensively studied for high temperature components in advanced energy conversion system and advanced gas turbine. However, the brittle characteristics of SiC such as law fracture toughness and law strain-to fracture impose a severe limitation on the practical applications of SiC materials. SiC/SiC composites can be considered as a promising candidate in various structural materials, because of their good fracture toughness. In this composite system, the direction of SiC fiber will give an effect to the mechanical properties. It is therefore important to control a properdirection of SiC fiber for the fabrication of high performance SiC/SiC composites. In this study, unidirection and two dimension woven structures of SiC/SiC composites were prepared starting from Tyranno SA fiber. SiC matrix was obtained by nano-powder infiltration and transient eutectoid (NITE) process. Effect of microstructure and density on the sintering temperature in NITE-SiC/SiC composites are described and discussed with the fiber direction of unidirection and two dimension woven structures.
Sai Zhang;Jianwen Ding;Ning Jiao;Shuai Sun;Jinyu Liu
Geomechanics and Engineering
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제34권2호
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pp.125-138
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2023
To improve the understanding of infiltration characteristic of modified slurry and the support efficiency of filter cake in silty sand strata, the slurry infiltration (SI) and filter cake formation (FCF) were investigated in a laboratory apparatus. The water discharge and the excess pore pressure at different depths of silty sand strata were measured during SI. The relationship between permeability coefficient/thickness ratio of filter cake (kc/ΔL) and effective slurry pressure conversion rate of filter cake (η) were analyzed. Moreover, the SI and FCF process as well as the modification mechanism of CMC (carboxymethyl cellulose) were clarified. The experimental results indicate the formation of only external filter cake in the silty sand strata. The slurry particles obtain thicker water membrane after being modified by CMC, which blocks partial water path in filter cake and decreases the water discharge significantly. The silty sand excavated from tunnel face also contributes to the water discharge reduction. The kc of the external filter cake ranges from 3.83×10-8 cm/s to 7.44×10-8 cm/s. The η of the external filter cake is over 96%, which decreases with increasing kc/ΔL. A silty sand content within 10% is suggested during construction to ensure the uniformity of the filter cake.
The fabrication process and thermal properties of 50∼76vo1% SiCp/Al metal matrix composites (MMCs) were investigated. The 50∼76vo1% SiCp/Al MMCs fabricated by pressure infiltration casting process showed that thermal conductivities were 85∼170W/mK and coefficient of thermal expansion (CTE) were ranged 10∼6ppm/K. Specially, the thermal conductivity and CTE of 71vo1%SiCp/Al MMCs were ranged l15∼156W/mK and 6∼7ppm/K, respectively, which showed a improved thermal properties than the conventional electronic packaging materials such as ceramics and metals.
The fabrication process and analysis of thermal properties of 50~76vo1% SiCp/Al metal matrix composites(MMCs) for heatsink materials in electronic packaging were investigated. The 50~76vo1% SiCp/Al MMCs fabricated by pressure infiltration casting process showed that thermal conductivities were 85~170W/mK and coefficient of thermal expansion(CTE) were ranged 10~6ppm1k. Specially, the thermal conductivity and CTE of 71vo1%SiCp/Al MMCs were ranged 115~156W/mK and 6~7ppm/K. respectively, which showed a improved thermal properties than the conventional electronic packaging materials such as ceramics and metals.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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