• 한국재료학회지
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• 제33권10호
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• pp.406-413
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• 2023

This study used optical and scanning electron microscopy to analyze the surface oxidation phenomenon that accompanies a γ'-precipitate free zone in a directional solidified CM247LC high temperature creep specimen. Surface oxidation occurs on nickel-based superalloy gas turbine blades due to high temperature during use. Among the superalloy components, Al and Cr are greatly affected by diffusion and movement, and Al is a major component of the surface oxidation products. This out-diffusion of Al was accompanied by γ' (Ni₃Al) deficiency in the matrix, and formed a γ'-precipitate free zone at the boundary of the surface oxide layer. Among the components of CM247LC, Cr and Al related to surface oxidation consist of 8 % and 5.6 %, respectively. When Al, the main component of the γ' precipitation phase, diffused out to the surface, a high content of Cr was observed in these PFZs. This is because the PFZ is made of a high Cr γ phase. Surface oxidation of DS CM247LC was observed in high temperature creep specimens, and γ'-rafting occurred due to stress applied to the creep specimens. However, the stress states applied to the grip and gauge length of the creep specimen were different, and accordingly, different γ'-rafting patterns were observed. Such surface oxidation and PFZ and γ'-rafting are shown to affect CM247LC creep lifetime. Mapping the microstructure and composition of major components such as Al and Cr and their role in surface oxidation, revealed in this study, will be utilized in the development of alloys to improve creep life.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제46권2호
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• pp.423-429
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• 2008

석탄을 가스터빈에 직접 사용하여 발전 효율을 높이고자 용매추출법으로 회분이 제거된 청정석탄 제조공정이 개발되고 있다. 용매추출에 의해 생산된 청정석탄에는 미량의 알카리금속이온이 들어있어서 연소시에 터빈 날개의 부식을 일으킬 수 있다. 이 연구에서는 청정석탄 제조공정의 알카리금속이온 제거를 위하여 무기이온교환제인 ${\alpha},{\beta}$-인산금속 산화물들(ZP: $Zr(HPO_4)_2$, TP: $Ti(HPO_4)_2$, ZTP: $ZrTi(HPO_4)_4$, Z1TP3: $Zr_{0.25}Ti_{0.75}(HPO_4)_4$, Z3T1P: $Zr_{0.75}Ti_{0.25}(HPO_4)_4$)과 H-Y 제올라이트를 제조하여 수용액 및 석탄이 용해된 고온의 유기용매(N-methyl-2-pyrrolidone)에서 나트륨 이온 제거 특성을 비교 분석하였다. ${\beta}$ 형태의 인산금속산화물들은 모사 수용액($Na^+$ Conc. 100 ppmw)에서 ${\alpha}$ 형태에 비해 높은 이온교환용량을 가지고 있으며 H-Y 제올라이트에 비해서도 높은 나트륨 이온 제거용량을 보여주었다. 이온교환매체가 고온의 유기용매($Na^+$ Conc. 12 ppmw in NMP)일 경우에는 H-Y 제올라이트의 나트륨이온 제거율은 $300^{\circ}C$까지 90% 이상이었으나, 그 이상의 온도에서는 50% 가량으로 급격히 감소하는 경향을 보여주었다. 그러나 ${\beta}$ 형태의 인산금속산화물들은 여러 온도조건($250{\sim}400^{\circ}C$)에서 90% 이상의 제거율을 나타내었고 강산용액을 이용한 재생 후에도 최초 실험과 유사한 나트륨 이온 제거율을 보여주었으며 그 중 가장 높은 제거율을 나타낸 $Zr_{0.75}Ti_{0.25}(HPO_4)_2$는 알카리금속이온 제거공정에 가장 적합한 무기이온교환제로 판단된다.