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TD PROCESS에 의한 VC coating층의 물성에 관한 연구
한주철,송요승,노병호,이구현,박만호,조정환 한국항공대학교 1996 論文集 Vol.34 No.-
The influence of the composition of the molten salt bath, the kind of steel, and the treat time in coating STD11(1.5% C)/STD61(0.4% C) with VC by TD process was clarified. And then wear test, hardness test were made for VC coated STD11/STD61 and hardend STD11/STD61 which were quenched and tempered, in order to observe the properties of VC coated layer and the effects of TD process. The results obtained are as follows. The thickness of VC coated layer was increased with increasing ?? content in molten salt bath, C content in steels, and the treating time. After TD process and tempering, the second layer which consist of the oxide and the remaining salt was on VC layer. The wear loss of VC coated STD11/STD61 were much lessened.
플라즈마 용사법에 의한 지르코니아 5층 열장벽 피막의 고온마모 물성 및 접착강도에 관한 연구
한주철,송요승,이구현 한국항공대학교 1997 論文集 Vol.35 No.-
항공기나 자동차 에진의 내열 보호피막으로써 주목받아온 Thermal Barrier Coating(TBC)은 그 사용 영역이 디젤 엔진의 실린더 헤드나 피스톤 크라운 등으로 확대됨에 따라 고온에서의 내마모성능 또한 중요성이 커지고 있는 실정이다. 따라서 본 연구에서는 경사기능성 5층 지르코니아 열장벽의 미세구조를 비롯 고온 내마모성능, 부착강도를 시험하여 비교 평가하였다. TBC는 최상단에 100%세라믹의 단열층, 그 이하 75:25, 50:50, 25:75의 비율로 세라믹과 결합금속이 혼합된 3개의 경사기능성 중간층, 그리고 모재 직상에 피막과 모재와의 결합을 도모하기위한 100% 금속의 결합층 등, 총 5개층으로 구성하여 고온에서 발생할 수 있는 열응력을 최소화하고자 하였다. 세라믹 단열재로는 YSZ, MSZ 분말을, 결합금속으로는 NiCrAlY, Inconel 625 SUS 316을 사용하였다. 고온마모시험 결과, YSZ/NiCrAlY TBC가 600℃와 800℃에서 가장 우수한 내마모성능을 보여주었고, 400℃에서는 YSZ/Inconel TBC가 가장 적은 마모량을 나타내었다. 특히, YSZ/ NiCrAlY와 MSZ/NiCrAlY TBC의 경우, 600℃와 800℃의 마모량보다 400℃에서의 마모량이 적었으며, 이는 지르코니아의 저온열화현상에 의한 결과라 사료된다. The Thermal Barrier Coating(TBC) has been used to improve the heat barrier and wear resistant properties of the aircraft engine and the automobile engine in high temperature. Especially, the high temperature tribological properties of the cylinder head and the piston crown of diesel engine was emphasized. Therefore, the purpose of this work was to evaluate the micro structure, tribological property in high temperature and bonding strength of five layers functional gradient TBC for the application of TBC. The five layers were composed with 100% ceramic insulating layer, 75(ceramic):25(metal) layer, 50:50 layer, 25:75 layer and 100% metal bonding layer to reduce the thermal stress. The YSZ and MSZ powders were the insulation ceramics powders. The NiCrAlY, Inconel and SUS powders were the bonding and mixing powders for plasma spra process. According to the result of high temperature wear test, the wear resistance of YSZ/NiCrAlY system was most outstanding at 600 and 800℃. At 400℃, the wear resistance of YSZ/Inconel system was better than others. The amount of wear volume loss of YSZ/ NiCrAlY and MSZ/NiCrAlY TBC at 400℃ were much more than the amount of wear volume loss at other temperature because of the low temperature degradation. The bonding strength of TSZ/ NiCRAlY and YSZ/Inconel 5 layers system is better than others.
MECHANICAL ALLOYING 법에 의한 ZrO₂/NiCrAlY 용사용 복합분말의 제조에 관한 연구
한주철,송요승,이구현,노병호,박만호,조정환 한국항공대학교 1996 論文集 Vol.34 No.-
ZrO₂경사기능성 Thermal Barrier Coating(TBC) 내 중간 복합층의 물성을 개선하고자, Mechanical Alloying (이하 M.A.)법에 의해 Y₂O₃ stabilized ZrO₂(이하 YSZ)와 MgO stabilized ZrO₂(이하 MSZ), 그리고 NiCrAlY의 복합분말을 제조하였다. 300시간 M.A. 결과, YSZ/NiCrAly, MSZ/NiCrAlY 모두 유사한 거동을 나타내었다. XRD Peak Broadening은 일어났지만 Shifting은 발생하지않았다. 개개 분말은 NiCrAly 기지에 미세한 YSZ 혹은 MSZ Particle이 분산되어 박혀 있는 판상의 단면형상을 보인다. 분말 크기가 5∼50㎛로 불균질한 양상을 보여 분말의 송급성에 지장을 주리라 사료된다.
송요승,한주철 한국항공대학교 1998 論文集 Vol.36 No.-
제트 엔진이나 자동차 엔진 등과 같이 고온의 운용 환경에서 금속 부품에 대한 열을 차단하고, 별도의 냉각시스템 없이 금속부품의 사용온도를 높이는 역할을 수행하는 열장벽은, 그 사용범위가 점차 확대되고 있는 추세이며, 고온에서의 erosion 등 적용환경이 극심해짐에 따라, 열차폐성 못지 않게 고온 기계적 물성에 대한 요구가 높아지고 있다. 따라서, 본 연구에서는 LPHS(Laser Plasma Hybrid Spray)법을 이용하여 제조된 3층의 지르코니아 열장벽에 대한 물리적 성질과 고온 물성을 평가하였다. LPHS 법은 plasma spraying 과 동시에 laser를 조사하여, 적층시 반용융 상태인 분말 입자를 완전 용융시킴으로써, 일반 sprayed 피막의 문제점으로 지적되어 온 높은 기공율을 개선한 치밀한 피막을 얻을 수 있다. 3층 열장벽은 YSZ(Yttria Stabilized Zircona) 단열층과 NiCrAlY 결합층 사이에, 금속과 세라믹 간의 열물성 차이에 의한 잔류응력을 감쇄하기 위하여 50%YSZ/50% NiCrAlY의 중간층을 도입한 구조를 가진다. 600℃ 고온내마모시험 결과, SS6H가 가장 뛰어난 고온 내마모 물성을 나타내었으며, 각각의 피막에 반복적인 열충격을 가하자, 모재와 결합층 사이의 계면에서 수평 크랙이 형성되었다. 이들 크랙은 열충격이 진행되는 동안 계면을 따라 성장하여 종국에는, 피막을 탈락시키는 주 원인으로 작용한다. The Thermal Barrier Coating (TBC) has been used to improve the heat barrier and wear resistant properties of the aircraft engine and the automobile engine in high temperature. Especially, the high temperature tribological properties of the cylinder head and the piston crown of diesel engine was emphasized. Therefore, the purpose of this work was to evaluate the microstructure, tribological property of three layers TBC by LPHS(Laser Plasma Hybrid Spray). The three layers were composed with 100% USZ(Yittria Stabilized Zirconia) insulating layer, 50(YSZ):50(NiCrAlY) layer, 100% NiCrAlY bonding layer to reduce the thermal stress. According to the result of 600℃ wear test, the wear resistance of SS6H was most outstanding. It was the horizontal crack generation of the interface between coating and substrate that the main fracture mechanism of coating by thermal shock. These cracks were developed along the interface during the thermal shock. The coatings were fractured.
ZrO₂ Plasma Coating layer의 열충격 거동 및 접착력에 관한 연구
노병호,이구현,한주철,송요승,변응선,조정환,박만호,권식철 한국항공대학교 1996 論文集 Vol.34 No.-
플라즈마로 용사된 지르코니아 코팅층에 대한 열충격 거동에 대해 연구하였다. 플라즈마 코팅층의 열충격 거동은 코팅층의 형태와 코팅층이 사용되는 온도, spray된 powder에 의해 영향을 받는 것이 확인되었다. 또한 코팅층 내에 존재하는 공공과 spray시 용융되지 않은 powder등이 열충격 거동에 많은 영향을 미쳤으며 코팅층의 수면과 복합층내의 금속성분의 산화와 NiCrAlY의 금속층의 산화와는 많은 연관관계가 있었다. Thermal shock behavior of plasma spayed zirconia coating layer were studied. The thermal shock behavior of plasma coating layer is affected by coating layer shape, temperature and sprayed powders. Also pores and not molten powders influence thermal shock behavior. There are many relations among the coating layer life and coating layer oxidation of metallic layer (NiCrAlY layer) and metallic element oxidation in the composite layer.