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논문 기본 정보
- 자료유형
- 학위논문
- 저자정보
- 지도교수
- 이상필
- 발행연도
- 2022
- 저작권
- 동의대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.
이용수10
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본 논문에서는 일방향 텅스텐 섬유의 프리프레그 제조공정을 확보하고 가압소결법을 사용하여 텅스텐 연속섬유 강화 텅스텐 기지 복합재료(Wf/Wcomposites)를 제조하여 미세조직, 경도 및 굽힘강도에 대해 평가하였다. 특히, 텅스텐 섬유의 체적율의 변화에 따른 Wf/W 복합재료의 특성을 조사하였다. 또한 텅스텐 섬유의 인장시험을 통하여 강도를 평가하고 Weibull 확률분포와 미세조직 분석을 통하여 고찰하였다. 텅스텐 기지재의 성형을 위하여 평균 입경이 약 0.76 μm인 텅스텐 분말을 사용하였다. 일방향 텅스텐 섬유의 프리프레그는 텅스텐 섬유를 10 vol%, 15 vol%, 20 vol%의 체적율로 일정한 간격으로 배열하고 텅스텐 분말에 PVA(Polyvinyl alcohol)와 PEG(Polyethylene glycol)를 혼합한 액상 슬러리를 사용하여 제조하였다. 즉, 일방향으로 배열된 텅스텐 섬유에 액상슬러리를 함침시키고 건조하여 프리프레그를 제작하였다. Wf/W 복합재료는 사각형상의 흑연 금형에 프리프레그를 일방향으로 적층한 후 1500 ℃의 온도에 가압성형하여 제조하였다. Wf/W 복합재료의 제조에 사용한 텅스텐 섬유의 평균 인장강도는 약 2.65 GPa로서 Weibull 확률분포에 따르면 매우 균질한 성질을 보유하였다. Wf/W 복합재료는 섬유 체적율이 10 vol%인 경우에 Wf/W 복합재료에서 섬유 주위에 기공과 소결 결함들이 상대적으로 적게 관찰되지만, 텅스텐 섬유의 체적율 변화에 관계없이 약 80 %의 비슷한 상대밀도를 나타내었다. 그러나 텅스텐 섬유의 체적율이 증가함에 따라 소결과정에서 사용한 텅스텐 프리프레그 주위에 큰 기공들이 형성하였으며 텅스텐 섬유의 체적율이 20vol%인 경우에 소결 결함이 현저히 나타났다. 텅스텐 섬유의 체적율이 15vol%인 Wf/W 복합재료의 굽힘강도는 230 MPa로서 상대적으로 높은 굽힘강도를 나타내었다. 파단면 관찰 결과에 따르면, 텅스텐 단체재료는 균열에 의해 빠르게 파괴되는 취성적인 파괴형태를 나타내었다. 이에 비해 Wf/W 복합재료는 텅스텐 섬유의 존재에 의해 균열의 굴절을 동반하면서 섬유의 풀 아웃과 계면 박리가 국부적으로 발생하였다. 또한, 섬유 체적율이 10vol%의 경우 텅스텐 기지재와 텅스텐 섬유의 강한 접착에 의한 급속한 파단이 발생하였으며 섬유 체적율이 20 vol%의 경우에는 텅스텐 섬유의 과다한 소성변형에 의해 섬유 자체의 파괴가 발생하였다. 이로 인해 텅스텐 섬유의 체적율이 증가하더라도 Wf/W 복합재료의 굽힘강도는 오히려 감소한 것으로 생각된다. 텅스텐 섬유와 텅스텐 복합재료 기지재의 비커스경도는 각각 약 560 Hv와 871 Hv를 나타내었다. 그러나, 텅스텐 기지재의 경도는 섬유의 체적율에 따른 소결 결함에 의해 산포도가 크게 나타났다. 또한 과다한 섬유 체적율의 첨가는 텅스텐 기지재의 소성유동을 작아지게 함으로서 섬유 자체에 손상을 유발하여 오히려 기계적 특성을 저하시키는 요인으로 생각된다.
목차
1. 서 론1.1 연구 배경 ··································································································· 11.2 연구 목적 ··································································································· 32. 시험편 제조 및 실험방법2.1 Wf/W 복합재료의 제조 ·················································································· 42.2 단일 섬유의 인장시험 ··················································································· 122.3 소결밀도 측정 ··························································································· 142.4 미세조직 분석 ··························································································· 162.5 굽힘강도 평가 ··························································································· 182.6 비커스 경도 평가 ····················································································· 193. 결과 및 고찰3.1 텅스텐 섬유 인장강도와 경도 ····································································· 213.2 Wf/W 복합재료의 특성 ················································································ 264. 결 론 ················································································································· 45참 고 문 헌 ··········································································································· 46영 문 요 약(Abstract) ······················································································· 51
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