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RF Magnetron Sputtering에 의한 금속간화합물 TiAI 모재위의 AI-21Ti-23Cr 고온내산화코팅
박상욱,박정용,이호년,오명훈,위당문,Park, Sang-Uk,Park, Jeong-Yong,Lee, Ho-Nyeon,O, Myeong-Hun,Wi, Dang-Mun 한국재료학회 1996 한국재료학회지 Vol.6 No.7
Ti-48AI(at.%) 모재위에 RF magnetron sputtering을 이용하여 AI-21Ti-23Cr(at.%) 조성의 박막을 코팅하였다. RF power 200W, 증착압력 0.8Pa, 증착온도 573k에서 증착된 시편의 가장 우수한 고온재산화성을 나타내었다. 573K에서 증착된 AI-21Ti-23Cr 코팅층은 증착시에는 비정질을 형성하나 산화시험동안 결정화가 진행되며, 표면에는 치밀한 ${Al}_{2}{O}_{3}$층이 형성되었다. 573K에서 코팅된 시편에 대하여 1073K, 1173K 및 1273K에서 100시간동안 등온산화시험을 실시하였다. 무게증량곡선은 모든 온도에서 parabolic law를 따르는 안정된 산화거동을 보였으며 이와같은 산화특성은 표면에 치밀한 ${Al}_{2}{O}_{3}$층이 형성되었기 때문인 것으로 판단된다. 1273K에서 산화시험 후 코팅층의 기지는 고온산화에 따른 AI원자의 소모와 모재로부터의 Ti원자의 확산에 의해 TiAICr상을 형성하였으며, 무게증량은 낮은 온도에 비해 다소 크게 증가하는 경향을 나타내었다. Ti-48Al(at.%) specimens were coated with Al-21Ti-23Cr(at.%) film by RF magnetron sputtering. Ti-48Al specimen coated at 200, 0.8Pa and 573K showed the best oxidation resistance property in the isothermal oxidation test. Al-21Ti-23Cr film was amophous after depostion, but crystallized and fromed a protective ${Al}_{2}{O}_{3}$ layer on the surface during oxidation. Ti-48Al specimens coated at 573K have been sassessed by isothermal oxidation test for 100 hours at 1073K, 1173K and 1273K. The mass gain curves showed that parabolic stage continued at al tested temperature range in isothermal oxidation test, and the excellent oxidation resistance is attriutable to the formation of a protective ${Al}_{2}{O}_{3}$ layer on the surface of Al-21Ti-23Cr film. After oxidation test at 1273K, the matrix of Al-21Ti-23Cr film had transformed into TiAlCr phase due to the depletion of Al during oxidation and the diffusion of Ti from the substrate, and the extent of mass gain of the specimen increased compared with that of specimens tested at lower temperature.
Multitarget Bias Cosputter증착에 의한 $CoSi_2$층의 저온정합성장 및 상전이에 관한 연구
박상욱,최정동,곽준섭,지응준,백홍구,Park, Sang-Uk,Choe, Jeong-Dong,Gwak, Jun-Seop,Ji, Eung-Jun,Baek, Hong-Gu 한국재료학회 1994 한국재료학회지 Vol.4 No.1
Multitarget bias cosputter deposition(MBCD)에 의해 저온($200^{\circ}C$)에서 NaCI(100)상에 정합$CoSi_2$를 성장시켰다. X-선회절과 투과전자현미경에 의해 증착온도와 기판 bias전압에 따른 각각 silicide의 상전이와 결정성을 관찰하였다. Metal induced crystallization(MIC) 과 self bias 효과에 의해 $200^{\circ}C$에서 기판전압을 인가하지 않은 경우에도 결정질 Si이 성장하였다. MIC현상을 이론 및 실험적으로 고찰하였다. 관찰된 상전이는 $Co_2Si \to CoSi \to Cosi_2$로서 유효생성열법칙에 의해 예측된 상전이와 일치하였다. 기판 bias전압 인가시 발생한 이온충돌에 의한 충돌연쇄혼합(collisional cascade mixing), 성장박막 표면의 in situ cleaning, 핵생성처(nucleation site)이 증가로 인하여 상전이, CoSi(111)우선방위, 결정성은 증착온도에 비해 기판bias전압에 더 큰 영향을 받았다. $200^{\circ}C$에서 기판 bias전압을 증가시킴에 따라 이온충돌에 의한 결정입성장이 관찰되었으며, 이를 이온충독파괴(ion bombardment dissociation)모델에 의해 해석하였다. $200^{\circ}C$에서의 기판 bias전압증가에 따른 결정성변화를 정량적으로 고찰하기 위해 Langmuir탐침을 이용하여 $E_{Ar},\; \alpha(V_s)$를 계산하였다. Epitaxial $CoSi_2$ layer has been grown on NaCl(100) substrate at low deposition temperature($200^{\circ}C$) by multitarget bias cosputter deposition(MBCD). The phase sequence and crystallinity of deposited silicide as a function of deposition temperature and substrate bias voltage were studied by X-ray diffraction(XRD) and transmission electron microscopy(TEM) analysis. Crystalline Si was grown at $200^{\circ}C$ by metal induced crystallization(M1C) and self bias effect. In addition to, the MIC was analyzed both theoretically and experimentally. The observed phase sequence was $Co_2Si \to CoSi \to Cosi_2$ and was in good agreement with that predicted by effective heat of formation rule. The phase sequence, the CoSi(l11) preferred orientation, and the crystallinity had stronger dependence on the substrate bias voltage than the deposition temperature due to the collisional cascade mixing, the in-situ cleaning, and the increase in the number of nucleation sites by ion bombardment of growing surface. Grain growth induced by ion bombardment was observed with increasing substrate bias voltage at $200^{\circ}C$ and was interpreted with ion bombardment dissociation model. The parameters of $E_{Ar}\;and \alpha(V_s)$ were chosen to properly quantify the ion bombardment effect on the variation in crystallinty at $200^{\circ}C$ with increasing substrate bias voltage using Langmuir probe.
이온선보조증착에 의한 Si(100)기판에 정합성장된 $Si_{0.5}Ge_{0.5}$박막의 성장방식
박상욱,백홍구,Park, Sang-Uk,Baek, Hong-Gu 한국재료학회 1995 한국재료학회지 Vol.5 No.3
본 연구에서는 이온선보조증착법에 의해 Si(100)기판위에 정합성장된 $Si_{0.5}$Ge_{0.5}$층의 핵성성과 성장을 고찰하였다. 성장층에 대한 AFM(Atomic Force Microscopy), RHEED(Reflection High Energy Electron diffraction) 등의 분석결과 Si(100)기판위에 이온선보조증착에 의하여 성장된 $Si_{0.5}$Ge_{0.5}$층은 Stranski-Kranstanov(SK)기구로 성장되며, 300eV, 10 $\mu$A/$cm^{2}$의 Ar이온선을 조사시키는 경우 결정성이 향상되었고, SK 성장 방식의 임계두께가 증가하였다. Ar 이온선 조사에 의해 MBE에 의한 정합성장온도(55$0^{\circ}C$-$600^{\circ}C$)보다 훨씬 낮은 20$0^{\circ}C$에서 정합성장이 가능하였으며, $x_{mn}$값은 10.5%로 MBE에 의한 정합성장시 보고된 $x_{mn}$ 값보다 낮았다. 이온충돌에 의해 발생한 3차원 island의 분해와 표면확산의 증가가 $Si_{0.5}$Ge_{0.5}$층의 성장에 현저한 영향을 미쳤으며, 이온충돌의 영향은 3차원 island의 생성보다 3차원 island의 분해가 더 안정한 낮은 증착온도에서만 관찰되었다.
박상욱,신정우,이무형,김태욱,Park, Sang-Wook,Shin, Jeong-Woo,Lee, Mu-Hyoung,Kim, Tae-Uk 한국항공운항학회 2015 한국항공운항학회지 Vol.23 No.1
In order to increase endurance flight efficiency of long endurance electric powered UAV, main wing of UAV should have high aspect ratio and low structural weight. Since a spar which consists of thin and slender structure for weight reduction can cause catastrophic failure during the flight, it is important to develop verification method of structural integrity of the spar with the light weight design. In this paper, process of structural analysis using non-linear finite element method was introduced for the verification of structural integrity of the spar. The static strength test of the spar was conducted to identify structural characteristic under the static load. Then, the experimental result of the spar was compared to the analytical result from the non-linear finite element analysis. It was found that the developed process of structural analysis could predict well the non-linear structural behavior of the spar under ultimate load.