酸化物 分散强化形 白金 素材의 製造 및 特性評價에 關한 硏究

Title
酸化物 分散强化形 白金 素材의 製造 및 特性評價에 關한 硏究
Authors
홍길수
Keywords
산화물분산강화형백김소재의제조및특성평가에관한연구
Issue Date
2011
Publisher
인하대학교
Abstract
유리(Glass)관련 산업의 장치류 등에 많이 사용되는 백금(Pt)은 LCD용 고품질 Glass 수요 증가와 더불어 백금장치의 장수명화가 요구되고 있다. 기존 로듐(Rh)을 첨가한 고용강화에 의한 백금의 강화가 가능하나, 이러한 합금원소의 초고비용으로 이를 대체할 만한 재료의 개발이 시급한 상황이며, 해외 선진사들은 산화물 분산강화형 백금 소재를 개발하여 상용화 하고 있는 상태이다. 또한 국내 백금 시장 수요증가와 더불어 국내 진입을 가속화 하고 있는 실정이여서, 국내에서도 이와 관련된 기술 개발이 필수적이다. 본 연구에서는 산화물을 분산시킨 백금소재 개발을 위해 세계 최초로 플라즈마를 도입하여 산화물 분산강화형 백금소재의 분말제조를 시도하였으며, 최종 건전한 백금소재 개발을 목적으로 하였다. 제조된 백금소재에 대해서는 기존 백금과 백금합금과의 비교를 통해 건전성을 평가하였으며, 산화물 분산강화형 백금의 특징인 집합조직(Texture)를 향상시키기 위해 유용한 수단으로 많이 이용되는 Cross-roll 압연을 시도하였다. 이와 같은 연구를 통하여 얻어진 결론은 다음과 같다. 산화물 분산강화형 백금소재를 제조하기 위한 분말제조를 위해, 진공용해에 의해 Zr함량 0.24wt%, Pt순도(Zr제외) 3N5를 갖는 건전한 Pt-Zr Ingot을 제조하였으며, 분말 제조를 위한 플라즈마용 도가니 재질로 Grahphite crucible을 도출하였고, 분말제조 후 대기열처리에 의해 Carbon이 제거된 고순도의 Pt-Zr 분말제조가 가능하였다. 용탕의 기화속도는 플라즈마 전력의 증가, Work pressure 감소 및 수소 분율 5%까지 유효함이 밝혀졌다. 대기열처리된 Pt-Zr분말은 중심입도 14.1㎛를 갖으며, Zr함량이 0.27wt%, Pt순도 3N5의 Zr이 균일하게 분포된 분말제조가 가능하였다. 플라즈마에 의해 제조된 Pt-Zr분말을 이용하여 성형체 제조, 내부 산화열처리, Hot Press, 열간가공 후 98% 상대밀도 확보 및 냉간압연을 거쳐 100nm크기의 ZrO2가 분산된 건전한 판재 제조가 가능하였으며, 최종 재결정 열처리된 판재의 단면조직의 경우 종래의 산화물 분산강화형 백금소재에 비해 미세하게 연신된 결정립을 갖는 판재특성을 나타내었다. 상온 및 800℃인장시험결과, 기존 백금소재에 비해 2배 이상의 항복강도 및 인장강도를 나타내었으며, 상온은 Dimple에 의한 연성파괴, 800℃에서는 입계파괴가 주요 파괴 모드임을 밝혔다. 산화 및 휘발 특성은 기존 백금 소재와 유사한 특성을 보이나, 1400℃이상의 고온에서는 입계산화 및 휘발이 증가되어, 결정립이 미세한 산화물 분산강화형 백금소재의 산화 및 휘발 특성이 저하되는 것으로 밝혀졌다. 산화물 분산강화형 백금소재에 Cross-roll 압연을 적용결과, 일반 압연에 비해 저경각 입계들이 양이 대폭 증가되는 결과로부터 Cross-roll 압연이 집합조직(Texture)형성에 유효함을 알 수 있었다.
Description
1. 서론 1 2. 이론적 배경 4 2-1. 백금소재의 특성 및 용도 4 2-2. 산화물 분산강화형 백금의 특성 8 2-3. 산화물 분산강화형 백금소재의 연구개발 동향 14 3. 플라즈마를 이용한 Pt-Zr분말에 관한 연구 22 3-1. 서론 22 3-2. 실험방법 25 3-3. 실험결과 및 고찰 28 3-3-1. 산화물 분산강화형 백금소재용 Pt-Zr 분말제조 28 3-3-2. 플라즈마에 의해 제조된 Pt-Zr분말 평가 39 3-4. 결론 44 4. 산화물 분산강화형 백금 판재 개발에 관한 연구 46 4-1. 서론 46 4-2. 실험방법 4-2-1. 산화물 분산강화형 백금 판재 제조 및 평가 48 4-2-2. 산화물 분산강화형 백금 판재의 Zr상 관찰 48 4-2-3. EBSD를 이용한 조직관찰 49 4-3. 실험결과 및 고찰 51 4-3-1. 산화물 분산강화형 백금 판재 제조 51 4-3-2. 산화물 분산강화형 백금판재 분석 및 산화물 규명 57 4-4. 결론 70 5. 산화물 분산강화형 백금의 기계적 특성 및 산화휘발특성에 관한 연구 72 5-1. 서론 72 5-2. 실험방법 73 5-2-1. 백금 소재의 기계적 특성평가 73 5-2-2. 백금 소재의 산화휘발 특성평가 74 5-3. 실험 결과 및 고찰 77 5-3-1. 산화물 분산강화형 백금 소재의 기계적 특성 77 5-2-2. 산화물 분산강화형 백금 소재의 산화휘발 특성 85 5-4. 결론 90 6. 산화물 분산강화형 백금의 집합조직에 관한 연구 92 6-1. 서론 92 6-2. 실험방법 93 6-3. 실험결과 및 고찰 96 6-3-1. 백금소재의 Cross-roll 압연 96 6-3-2. 산화물 분산강화형 백금소재의 Cross-roll 압연 101 6-4. 결론 107 7. 총괄 결론 109
URI
http://dspace.inha.ac.kr/handle/10505/22408
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College of Engineering(공과대학) > Materials Science & Engineering (신소재공학) > Theses(신소재공학 석박사 학위논문)

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