반응화학기상침투법에 의한 탄소분말 전환과 탄화티탄의 성장

전문가 제언

○ 세라믹스 기지 복합재료(CMC)는 고온 구조재료로써 급격한 취성파괴를 막을 수 있고, 파괴인성 증가를 극대화 시킬 수 있기 때문에 주목을 받고 있다. 아울러 TiC는 고융점, 고경도, 고탄성율을 가지며 고온에서 우수한 내산화성을 나타내어 원자력, 항공우주 분야 등 공업적으로 그 응용이 활발하게 진행되고 있는 재료이다.

 

○ 반응화학기상침투(RCVI: Reactive Chemical Vapor Infiltration) 기술은 전통적인 CVI와 유사하다. MC 카바이드 복합재료를 제조하기 위해 C가 아닌 M 원소(B, Si, Ti 등)만을 함유한 반응가스를 사용하여 섬유 프리폼(fibrous preform)에 침투시켜, 기지 재료를 합성하는 세라믹 공정으로 최근에 관심을 갖게 된 기술이다.

 

○ 본고는 탄소 펠트에 탄소 분말을 슬러리 함침과 반응 가스로 사염화탄소를 사용한 RCVI을 결합한 혼성공정(hybrid process)으로 C/TiC 복합재료 합성을 시도한 내용이다. 950℃와 1050℃사이에서 3단계 온도 처리를 통하여 TiC 침투 깊이를 300㎛까지 증가시켰다. 이는 C/SiC 시스템에서 보고된 바 있는 침투 깊이 20㎛에 비해 매우 큰 값이다.

 

○ 비산화물 CMC 특히 C/SiC 또는 SiC/SiC 복합재료가 1970년대 중반에 소개된 이후로 많은 연구가 되고 있고, 실용화되고 있다. 이에 비해서 C/TiC에 대한 실적은 그리 많지 않다. 1967년에 CVD법에 의한 TiC 코팅에 대한 발표가 처음 있었지만, C/TiC에 RCVI의 새로운 방법이 도입된 것은 2010년대에 들어와서 이다. 이 분야에 대한 연구 활동은 프랑스와 일본이 선도하고 있다.

 

○ 한국은 탄화물 특히 TiC 합성기술은 2000년 이전부터 여러 기관에서 분말 합성과 코팅 등에 관심을 갖고 연구되어 왔으나 C/TiC 복합재료에 대한 활동은 그리 많지 않다. 또한 전통적인 CVI 기술이 1990년대에 C/C 복합재료에 적용된 바 있지만 이후 저조하고, RCVI에 대한 활동은 없다. 탄소-탄화물 복합재료의 발전을 위해서는 새로운 합성 방법에 대한 관심이 필요하다.

저자

O. Ledain, S. Jacques, L. Maille

자료유형

니즈학술정보

원문언어

영어

기업산업분류

재료

연도

2016

권(호)

36()

잡지명

Journal of the European ceramic society

과학기술
표준분류

재료

페이지

481~488

분석자

정*생

분석물

• 반응화학기상 침투에 의한 탄소분말의 전환과 탄화티탄의 성장.pdf [476,675 byte]

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