• 한국재료학회지
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• 제9권4호
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• pp.378-385
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• 1999

핵 연료 피복관 재료로 샤용되고 었는 Zr 합금의 부식특성을 개선하기 위하여 Zn-xSn 2원계 합금과 Zr-0.4Nb-xSn 3원계 합금을 제조하여 부식특성을 평가하였다. 부식 실험은 $360^{\circ}C$ 물 분위기의 mini-autoclave에서 수행하였다. 2원계 합금의 경우 Sn이 0.5, 0.8, 1.5wt.% 첨가된 합금에서는 15일에서 속도천이가 발생한 후 급격한 부식 가속 현상이 나타녔으나, 2.0wt.% 가 첨가된 합금의 경우 80일까지의 부식 실험에서도 천이 현상을 보이지 않는 매우 높은 부식 저항성을 보였다. 3원계 합금에서는 Sn 함량이 증가할수록 부식이 증가하는 경향을 보였다. 이러한 경향은 2원계 합금과 3원계 합금에서 Sn의 고용도 차, 미량 첨가된 Nb의 영향 및 석출물의 특성과 관련이 잇는 것으로 생각된다. 또한 Zr-xSn, Zr-O.4Nb-xSn 합금의 부식은 tetragonal-$ZrO_2$의 분율과 수소 흡수율에 의해서 제어될 수도 있다.

• 한국재료학회지
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• 제12권5호
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• pp.369-374
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• 2002

To investigate the corrosion behavior of Zr-1.0Nb-xSn (x=1.0, 1.5, 2.0 and 2.5wt. %)alloy system, the corrosion tests of Zr-1.0Nb-xSn alloys were carried out in steam at $400^{\circ}C$ for 125 days and in 70ppm LiOH solution at $360^{\circ}C$ for 180 days. The matrix microstructures of the test specimens were analyzed using TEM and the oxide structures on the test specimens were analyzed using XRD. It was found from the analyses that the more Sn content the alloy had, the faster it was corroded and with the increase of Sn content in the alloy the fraction of $t-ZrO_2$ to $m-ZrO_2$ was decreased. It was also found that the alloys having more Sn showed more dislocation density than those having less.

• 한국재료학회지
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• 제9권2호
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• pp.188-194
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• 1999

2원계 (Zr-xNb, Zr-xSnl 와 3원계 (Zr-O.8Sn-xNb, Zr-O.4Nb-xSnl Zr합금의 기계적 특성에 미치는 Nb와 Sn의 영향올 조사하기 위하여 인장시험 빛 마세조직 분석을 실시하였다. Nb와 Sn량이 많이 첨가될수록 2원계와 3원계 합금의 강도는 정진적으로 증가하는 경향을 보이는데, Nb와 Sn이 고용도 이상으로 첨가될 때 강도중가는 더욱 두드러진 것으로 냐타났다. 강도 증가현상을 고용강화, 석출강화, 결정립 미세화에 의한 강화, 집합조직에 의한 강화효과 관정에서 분석한 결과, 고용강화 효과가 가장 두드러지며 Nb와 Sn이 고용도 이상에서는 석출강화가 강도에 기여하는 것으로 냐타났다. 합금원소 첨가에 따른 결정립미세화도 강도에 약간은 영향을 미치는 것으로 사료된다. 그러나 집합조직은 합금원소 변화에 따라서 거의 변화가 없는 것으로 냐타났으므로 집합조직은 강도증가에 기여하지 않는 것으로 생각된다.

• 한국재료학회지
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• 제9권5호
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• pp.452-459
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• 1999

고연소도 핵연료피복관용 신합금 재료를 개발하기 위한 연구로 Zr-0.8Sn-xNb(x = 0.2,0.4,0.8, 1.0) 계 합금을 제조하여 Nb 첨가량이 Zr 합금의 미세구조 및 부식특성에 미치는 영향을 조사하였다. 미세조직 관찰결과 Nb첨가량이 증가함에 따라 결정립의 크기는 강소하였고 석출물의 량은 증가하였다. $360^{\circ}C$ 물 분위기에서 부식시험 한 결과 Nb 함량이 적을수록 부식저항성이 증가하는 경향을 나타냈으며며, Zr-0.8Sn-0.2Nb 합금이 가장 우수한 부식저항성을 보였다. 동얼 두께의 산화막에 대하여 XRD 분석한 결과, 내식성이 우수한 0.2 wt.% Nb 합금에서는 산화막내 tetra-$ZrO_2$의 분율이 높게 관찰되었다. 합금설계 관점에서 Zr-O.8Sn-xNb 합금계에 Nb올 첨가할때 Nb은 고용도 이하로 첨가되어야 한다고 사료된다.

• 한국재료학회지
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• 제11권10호
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• pp.879-888
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• 2001

The effects of final annealing temperature on the microstructure and creep characteristics were investigated for the Zr-lNb-0.2X (X=0, Mo, Cu) and Zr-lNb- 1Sn-0.3Fe-0.1X (X=0, Mo, Cu) alloys. The microstructures were observed by using TEM/EDS, and grain size and distributions of precipitates were analyzed using a image analyzer. The creep test was performed at $400^{\circ}C$ under applied stress of 150 MPa for 10 days. The $\beta$-Zr was observed at annealing temperature above $600^{\circ}C$. In the temperature above$ 600^{\circ}C$, the grain sizes of both alloy systems appeared to be increased with increasing the final annealing temperature. The creep strengths of Zr-1Nb-1Sn-0.3Fe-0.1X alloys were higher than those of Zr-1Nb-0.2X ones due to the effect of solid solution hardening by Sn in Zr-lNb-lSn-0.3Fe-0.1X alloy system. Also, Mo addition showed the strong effect of precipitate hardening in both alloy systems. The creep strength rapidly decreased with increasing the annealing temperature up to $600^{\circ}C$. However, a superior creep resistance was obtained in the sample that annealed to have a second phase of $\beta$-Zr. It was considered that the appearance of $\beta$-Zr would play an important role in the strengthening mechanism of creep deformation.

• 한국재료학회지
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• 제11권5호
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• pp.405-412
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• 2001

본 연구에서는 $360^{\circ}C$ 물 및 $360^{\circ}C$, 70ppm LiOH 수용액 분위기의 static autoclave를 이용하여 새롭게 개발한 Zr 신합금 (Zr-0.4Nb-0.8Sn-xFeCrMn, Zr-0.2Nb-1.1Sn-xFeCrMn, Zr-1.0Nb-xFeCu) 의 부식 특성을 평가하였다. 합금의 미세구조를 광학현미경과 TEM을 이용하여 관찰하였고, 부식시험 중에 생성된 산화막은 SEM과 XRD를 이용하여 단면 및 결정구조를 조사하였다. 부식시험 결과, 3종의 합금 모두 $360^{\circ}C$ 물 분위기보다 $360^{\circ}C$, 70ppm LiOH 수용액 분위기에서의 부식저항성이 감소하였으며 특히, High Nb 합금의 경우 급격한 가속 부식현상을 나타내었다. 합금원소 첨가량과 관련하여 Nb의 함량을 고용도 이내로 줄이고 Sn을 적절히 첨가한 조성의 합금이 Sn을 첨가하지 않고 고용도 이상의 Nb을 가진 합금보다 우수한 부식저항성을 나타내었다. 또한 최종열처리가 부식에 미치는 영향의 경우에, 완전재결정 조직의 합금이 부분재결정 조직을 가진 합금보다 부식저항성이 감소되었는데 이는 기지조직에서 석출하늘 제 2상의 크기 및 분포에 의한 영향으로 사료된다.

• KSTLE International Journal
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• 제4권2호
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• pp.47-51
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• 2003

Sliding wear tests have been carried out in room temperature air and water in order to compare the wear resistance of Zr-xNb-xSn alloys of various alloying elements (Nb and Sn). The main focus was to quantitatively compare the wear properties of the recently developed Zr-xNb-xSn alloys with the commercial ones using the evaluation parameters of the wear resistance with the consideration of the worn area. As a result, the recently developed alloys had a similar wear resistance compared with the commercial ones. The dominant factor governing the wear resistance was the protruded volume of the wear debris that was formed on the worn area in the air condition, but the accommodation of the plastic deformation on the contact area in water. In addition, the worn area size appeared to be very different depending on the tested alloys. To evaluate the wear resistance of each test specimen, the ratio of the wear volume or the protruded volume to the worn area ($D_e$ or $D_p$) is investigated and proposed as the evaluation parameters of the wear resistance.

• 한국재료학회지
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• 제12권3호
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• pp.182-189
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• 2002

The Zr-0.2Sn-0.8Nb-X(X = 0~200ppm Si, 0~0.4wt.% Mo and Mn respectively) ingots for test specimens were manufactured by a vacuum arc re-melting method to find out the effect of Si, Mo, and Mn on the corrosion characteristics of the Zr-0.2Sn-0.8Nb alloy. After being heat-treated and rolled repeatedly out to be flat materials, they were finally heat-treated at 51$0^{\circ}C$ for three hours and used as the specimens for corrosion tests. The corrosion behavior of the specimens was studied in both 40$0^{\circ}C$ steam for 200 days and in aqueous 70 ppm LiOH solution at 36$0^{\circ}C$ for 90 days. From the study it was found that Si from 80 to 200 ppm contributed to increasing the corrosion resistance of Zr-0.2Sn-0.8Nb alloy in both steam and LiOH solution. This study also showed that Mn from 0.1 to 0.4% caused to go up the corrosion resistance, whereas Mo played a apart in improving the corrosion resistance only between 0.05 and 0.2 wt.%.

• 한국재료학회지
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• 제11권8호
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• pp.647-654
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• 2001

Nb 첨가 Zr합금인 Zr-lNb합금과 Zr-lNb-lSn-0.3Fe함금의 석출물 및 산화 특성에 미치는 마지막 열처리 온도의 영향을 알아보기 위하여 최종 열처리 온도를 $450^{\circ}C$에서 $800^{\circ}C$까지 변화시켜 미세조직 및 산화 특성을 조사하였다. 부식 시험은 $400^{\circ}C$ , 수중기 분위기에서 270 일 동안 실시하였으며 X-선 회절법을 이용하여 산화막 결정 구조를 분석하였다. 마지막 열처리 온도가 $600^{\circ}C$ 이상일 때 두 합금 모두 $\beta$-Zr이 관찰되었으며 모두 재결정 이후 마지막 열처리 온도가 상승할수록 석출물의 면적 분율이 증가하는 경향을 나타내었다. 모든 열처리 온도 구간에서 Zr-lNb합금의 부식 저항성이 Zr-lNb-lSn-0.3Fe 합금에 비해 우수하였으며 두 합금 모두 재결정 이후 부식 저항성이 급격히 나빠졌다. 이는 $600^{\circ}C$ 이후 형성된 $\beta$-Zr의 영향으로 밝혀졌다.

• 한국주조공학회지
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• 제34권2호
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• pp.49-53
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• 2014

In commercial Zr-Nb-Cu-Ni-Al amorphous alloys, expensive element, Zr, was substituted to Sn which was cheaper one, and then, glass forming ability, compressive strength and hardness of them were estimated. Even though the Sn was added up to 1.5%, resulting phase was not changed to the crystalline form. It was confirmed by X-ray diffraction and thermal analyses. In the X-ray profiles, there were no peaks for crystalline phases and typical halo pattern for amorphous phase was appeared at the diffraction angle of $35^{\circ}{\sim}45^{\circ}$. Thermal analyses also showed that the Sn modified alloys were corresponded to the amorphous standards where ${\delta}T$(= Tx - Tg) and Trg(= Tg/Tm) affecting to the amorphous forming ability were more than 50K and 0.60 respectively. Compressive strengths were 1.77 GPa, 1.63 GPa, 1.65 GPa and 1.77 GPa for 0%Sn, 0.5%Sn, 1.0%Sn and 1.5%Sn respectively. Hardnesses of the Sn modified alloys were decreased from 752 Hv to 702 Hv in 1.0%Sn and recovered to 746 Hv in 1.5%Sn.