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사파이어 단결정의 Kyropoulos 성장시 도가니 형상에 따른 유동장 및 결정성장 거동의 CFD 해석
류진호,이욱진,이영철,조형호,박용호,Ryu, J.H.,Lee, W.J.,Lee, Y.C.,Jo, H.H.,Park, Y.H. 한국결정성장학회 2012 한국결정성장학회지 Vol.22 No.3
사파이어 단결정은 GaN계 화합물 증착이 용이하여 고휘도의 청색을 구현하기 위한 LED(Light Emitting Diode)용 기판으로 크게 각광받고 있다. 공업용 사파이어의 제조 방법으로는 Kyropoulos법, Czochralski법 HEM(Heat Exchager Method)등 다양한 방법이 시도되고 있으며, 그 중 Kyropoulos법은 고품질의 대구경 사파이어 단결정 성장이 가능한 대표적인 방법으로 알려져 있다. 그러나 Kyropoulos 공정의 특성상 결정성장로 내에서 용융 사파이어의 유동장이 단결정의 최종 품질을 결정하는데, 유동장의 변화와 이에 따르는 결정성장 거동을 관찰하기가 어렵다는 단점이 있다. 대구경화와 동시에 고품질의 사파이어 단결정을 생산하기 위해서는 성장로내의 유동장 해석을 통해 결정 성장조건을 최적화 하는 것이 필요하다. 본 연구에서는 유한요소법을 기반으로 한 전산유동해석을 통해 Kyropoulos 성장로 내의 도가니 형상의 종횡비(h/d)에 따른 용융 사파이어의 대류거동을 관찰하여 도가니의 형상이 단결정 성장에 미치는 영향을 분석하였으며, 성장로의 설계시 도가니의 종횡비를 작게 고려하면 용융 사파이어의 대류속도를 늦추고 계면의 convexity를 줄여 사파이어 단결정의 품질향상에 도움이 된다는 결과를 얻었다. Sapphire single crystals have been highlighted for epitaxial gallium nitride films in high-power laser and light emitting diode (LED) industries. Among the many crystal growth methods, the Kyropoulos process is an excellent commercial method for growing larger, high-optical-quality sapphire crystals with fewer defects. Because the properties and growth behavior of sapphire crystals are influenced largely by the temperature distribution and convection of molten sapphire during the manufacturing process, accurate predictions of the thermal fields and melt flow behavior are essential to design and optimize the Kyropoulos crystal growth process. In this study, computational fluid dynamic simulations were performed to examine the effects of the crucible geometry aspect ratio on melt convection during Kyropoulos sapphire crystal growth. The results through the evolution of various growth parameters on the temperature and velocity fields and convexity of the crystallization interface based on finite volume element simulations show that lower aspect ratio of the crucible geometry can be helpful for the quality of sapphire single crystal.
난류용탕 in-situ 합성법에 의해 제조된 TiB<sub>2</sub> 입자강화 Cu 기지 복합재료의 특성
김정훈,윤지훈,이길근,최일동,박용호,조경목,박익민,Kim J. H.,Yun J. H.,Lee G. G.,Choi I. D.,Park Y. H.,Cho K. M.,Park I. M. 한국재료학회 2005 한국재료학회지 Vol.15 No.12
A copper matrix composite reinforced by turbulent in-situ $TiB_2$ nanoparticle was Prepared by reactions of boron ana titanium. The microstructure, mechanical and electrical properties of the as-drawn composites were investigated. The results showed that the formed $TiB_2$ particles, which had a size of about from 50 to 200nm, exhibited a homogeneous dispersion in the copper matrix. Due to their reinforcement, the hardness and Young's modulus of $Cu-TiB_2$ composites were enhanced with increasing the cooling rate. Moreover, the electrical conductivity of the composites were improved with increasing the cooling rate.
1500MPa급 핫스탬핑 강판의 연화열처리에 관한 기계적 특성 평가
심우정(W. J. Sim),전형준(H. J. Jeon),박용호(Y. H. Park),송명환(M. H. Song),김경보(K. B. Kim) 한국소성가공학회 2015 한국소성가공학회 학술대회 논문집 Vol.2015 No.5
Ultra-High strength steel is rapidly being applied in the automotive industry as safety regulation and environmental regulation have been tightened controls. So, The of Hot-Stamping steel what has two advantages has been on the rise. The First strength is that Hot-Stamping steel is obtained formability by processing at high temperature. And the second is the reducing weight due to spring-back and thickness reduction. However, Hot-Stamping steel has one drawback which is caused brittle fracture upon impact. So researchers are using a method of changing the material or the material properties locally through a partial quenching to make up for drawback. But, these two ways have problems of weld zone and schedule-cost. In this study, we use the local heat treatment process using a induction heating capable of applying the heat treatment region and reducing of processing time. The experiment was conducted as a method for output variance when the induction heating. And then the temperature and the hardness applied to the material were measured. Is this way, we studies the affect of hot-stamping steel with induction-heating.