KR20180025033A - 레늄-탄소 복합재 및 이의 제조 방법 - Google Patents

레늄-탄소 복합재 및 이의 제조 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20180025033A
KR20180025033A KR1020160112207A KR20160112207A KR20180025033A KR 20180025033 A KR20180025033 A KR 20180025033A KR 1020160112207 A KR1020160112207 A KR 1020160112207A KR 20160112207 A KR20160112207 A KR 20160112207A KR 20180025033 A KR20180025033 A KR 20180025033A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
carbon
rhenium
bonding
buffer layer
composite
Prior art date
Application number
KR1020160112207A
Other languages
English (en)
Other versions
KR101892954B1 (ko
Inventor
허준영
임성택
김도경
김주형
김동석
Original Assignee
국방과학연구소
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 국방과학연구소 filed Critical 국방과학연구소
Priority to KR1020160112207A priority Critical patent/KR101892954B1/ko
Publication of KR20180025033A publication Critical patent/KR20180025033A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101892954B1 publication Critical patent/KR101892954B1/ko

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/515—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics
    • C04B35/52—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics based on carbon, e.g. graphite
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/622—Forming processes; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/64—Burning or sintering processes
    • C04B35/645—Pressure sintering
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/71—Ceramic products containing macroscopic reinforcing agents
    • C04B35/78—Ceramic products containing macroscopic reinforcing agents containing non-metallic materials
    • C04B35/80—Fibres, filaments, whiskers, platelets, or the like
    • C04B35/83—Carbon fibres in a carbon matrix
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/50—Constituents or additives of the starting mixture chosen for their shape or used because of their shape or their physical appearance
    • C04B2235/52—Constituents or additives characterised by their shapes
    • C04B2235/5208—Fibers
    • C04B2235/5216—Inorganic
    • C04B2235/524—Non-oxidic, e.g. borides, carbides, silicides or nitrides
    • C04B2235/5248—Carbon, e.g. graphite
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/60—Aspects relating to the preparation, properties or mechanical treatment of green bodies or pre-forms
    • C04B2235/602—Making the green bodies or pre-forms by moulding
    • C04B2235/6027—Slip casting
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2237/00—Aspects relating to ceramic laminates or to joining of ceramic articles with other articles by heating
    • C04B2237/02—Aspects relating to interlayers, e.g. used to join ceramic articles with other articles by heating
    • C04B2237/12—Metallic interlayers
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2237/00—Aspects relating to ceramic laminates or to joining of ceramic articles with other articles by heating
    • C04B2237/30—Composition of layers of ceramic laminates or of ceramic or metallic articles to be joined by heating, e.g. Si substrates
    • C04B2237/40—Metallic
    • C04B2237/404—Manganese or rhenium

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Composite Materials (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Ceramic Products (AREA)

Abstract

본 발명은 레늄-탄소 복합재 및 그 제조방법에 관한 것으로, 레늄-탄소 복합재는 a) 탄소 섬유(carbon fiber)로 강화된 탄소 기지상 복합재(Carbon-carbon composite)를 상기 탄소 섬유가 접합 방향과 특정 각도를 갖도록 가공하는 단계; b) 상기 탄소 기지상 복합재와 레늄(Rhenium) 사이에 버퍼층을 형성하는 단계; c) 상기 탄소 기지상 복합재의 하부에 레늄(Rhenium)을 배치하는 단계; 및 d) 상기 탄소 기지상 복합재, 버퍼층 및 레늄을 고온 가압 소결법을 이용하여 곡면 접합시키는 단계에 의해 제조된다.

Description

레늄-탄소 복합재 및 이의 제조 방법{RHENIUM-CARBON COMPOSITE AND MANUFACTURING METHOD FOR THE SAME}
본 발명은 고온 가압 소결을 이용한 레늄-탄소 복합재 및 이의 제조 방법에 관한 것이다.
21세기 들어 고에너지 관련 산업의 급속한 증가로 인하여 초고온의 환경에서 좋은 강도를 가지는 재료에 대한 수요가 날로 커지고 있다. 특히 항공우주산업은 대규모 시설 및 연구개발 투자가 필수적인 분야로서 세계시장의 70 % 이상을 점유하고 있는 서방 선진국에서는 수출산업 및 첨단산업 육성, 자주국방, 국위선양 등의 명백한 목적을 가지고 국가주도로 추진하고 있는 산업이다. 이러한 항공우주산업의 분야 중 우주발사체의 내열구조체, 추진기관 (연소기/노즐 등)에 적용 가능한 복합재의 제조기술은 제조기술뿐만 아니라 원자재, 제조공정, 관련 장비의 수출도 엄격하게 관리할 정도로 기술보호 장벽이 높은 기술이다.
추진기관 중 가변추력기 부분은 유도조종 임무를 받은 구동기의 연소가스를 정밀하게 제어해야 하므로 가변추력기의 구성품인 밸브하우징, 핀틀/노즐은 초고온, 고압 환경 하에서의 안정성확보가 가장 큰 관건이다. 고온에서 재료를 사용하기 위해서는 우선 재료의 융점이 높아야 하고 고온에서의 기계적 강도가 유지되어야 한다. 내열 금속 중 레늄은 금속 중에 가장 융점(3186℃)이 높은 금속 중 하나로 분말야금 공정에 의해 제조되는 대표적 소재로 고온에서도 경도와 강도를 유지하고 내열 충격성, 고온강도, 내마모성 등이 우수하여 이에 사용할 수 있지만 높은 밀도(21.02g/cm2)로 인하여 부품 경량화에 어려움이 있다. 이를 해결하기 위해 세라믹 섬유가 강화된 세라믹 복합재료가 주목을 받아 비산화물계 세라믹 기지상 복합소재 (non-oxide ceramic matrix composites), 즉 탄소 섬유 (carbon fiber)나 SiC 섬유 (SiC fiber)로 강화된 SiC 복합소재 (SiCf/SiC composite)가 그 후보 소재로 부각되었으며 결국 고융점금속과 세라믹 섬유로 강화된 비산화물계 세라믹 소재와의 복합화가 요구된다.
금속-세라믹 소재의 복합화에 쓰이는 이종 접합 기술은 단순화된 평판형 접합체 제조에 있어서는 많은 연구가 시도되었다. 하지만 이는 복합형 형상을 가지는 접합체를 제조하는 데에는 접합 소재간의 열팽창 계수, 표면 가공도 뿐만 아니라 가압시 모재에 걸리는 strain/stress 등으로 인하여 접합 강도가 일정하지 않는다는 문제점이 있었다.
본 발명은 전술한 문제 및 다른 문제를 해결하는 것을 목적으로 한다. 또 다른 목적은 고온 가압 접합에서 발생하는 금속-세라믹 접합의 불균일성을 적정한 세라믹 모재의 선택 및 가압 접합 조건을 통하여 해결하는 것이다.
상기 또는 다른 목적을 달성하기 위해 본 발명의 일 측면에 따르면, a) 탄소 섬유(carbon fiber)로 강화된 탄소 기지상 복합재(Carbon-carbon composite)를 상기 탄소 섬유가 접합 방향과 특정 각도를 갖도록 가공하는 단계; b) 상기 탄소 기지상 복합재와 레늄(Rhenium) 사이에 버퍼층을 형성하는 단계; c) 상기 탄소 기지상 복합재의 하부에 레늄(Rhenium)을 배치하는 단계; 및 d) 상기 탄소 기지상 복합재, 버퍼층 및 레늄을 고온 가압 소결법을 이용하여 곡면 접합시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 레늄-탄소 복합재 제조방법이 제공된다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 상기 버퍼층은 Ti(Titanium), Zr(Zirconium), Ta(Tantalum) 또는 Mo(Molybdenum) 중 하나 이상을 포함하여 이루어질 수 있다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 상기 고온 가압 소결법은 그라파이트 몰드(Graphite mold)에서 이루어지고, 상기 그라파이트 몰드에 질화붕소 파우더(Boron nitride powder)를 코팅하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 상기 버퍼층은 Ti(Titanium), Zr(Zirconium), Ta(Tantalum) 또는 Mo(Molybdenum) 중 하나 이상과 상기 탄소 기지상 복합재의 탄소와의 결합에 의해 형성되는 탄화층일 수 있다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 탄소 섬유(carbon fiber)로 강화된 탄소 기지상 복합재(Carbon-carbon composite), 상기 탄소 기지상 복합재와 레늄(Rhenium) 사이에 형성되는 버퍼층 및 상기 탄소 기지상 복합재의 하부에 형성되는 레늄(Rhenium)을 포함하고, 상기 탄소 섬유가 접합 방향과 특정 각도를 갖도록 형성되는 레늄-탄소 복합재가 제공된다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 상기 버퍼층은, Ti(Titanium), Zr(Zirconium), Ta(Tantalum) 또는 Mo(Molybdenum) 중 하나 이상과 상기 탄소 기지상 복합재의 탄소와의 결합에 의해 형성되는 탄화층일 수 있다.
본 발명에 따른 레늄-탄소 복합재 및 이의 제조 방법의 효과에 대해 설명하면 다음과 같다.
본 발명의 실시예들 중 적어도 하나에 의하면, 금속-세라믹 접합을 고온 가압 소결법을 이용함으로써 2000℃ 이상의 온도에서도 충분한 내열성과 내마모성을 지니고 있는 복합재를 제조할 수 있는 장점이 있다. 또한, 세라믹과 금속을 용융시키지 않고 고온에서 가압하여 접합을 할 수 있는 장점이 있다.
본 발명의 실시예들 중 적어도 하나에 의하면, Carbon-carbon composite을 Re 대신 일부 모재로 사용함으로써 접합체의 경량화 및 고가의 내열 금속인 Rhenium의 비율을 줄일 수 있어 비용적인 측면에서 장점이 있다.
또한, 본 발명의 실시예들 중 적어도 하나에 의하면, Ti를 금속-세라믹간의 중간층으로 사용함으로써 Carbon-Carbon composite 사이에서는 TiC와 같은 탄화층이 생성되어 열팽창 계수 차이에 의한 고온 충격을 완화시켜주며 확산 접합이 일어나 안정적인 접합층을 보유할 수 있다는 장점이 있다.
본 발명의 적용 가능성의 추가적인 범위는 이하의 상세한 설명으로부터 명백해질 것이다. 그러나 본 발명의 사상 및 범위 내에서 다양한 변경 및 수정은 당업자에게 명확하게 이해될 수 있으므로, 상세한 설명 및 본 발명의 바람직한 실시예와 같은 특정 실시예는 단지 예시로 주어진 것으로 이해되어야 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예와 관련된 고온 가압 접합 실험 모식도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예와 관련된 접합 공정의 순서도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따라 제조된 접합체의 단면에 대한 SEM 이미지이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따라 Re/Ti/Carbon-Carbon composite 중간층에 대한 이미지 및 원소 분석 그래프이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 명세서에 개시된 실시예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 유사한 구성요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "모듈" 및 "부"는 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되거나 혼용되는 것으로서, 그 자체로 서로 구별되는 의미 또는 역할을 갖는 것은 아니다. 또한, 본 명세서에 개시된 실시예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 명세서에 개시된 실시예의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 본 명세서에 개시된 실시예를 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 명세서에 개시된 기술적 사상이 제한되지 않으며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
본 출원에서, "포함한다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
본 발명은 모재가 되는 세라믹과 금속을 용융시키지 않고 고온에서 가압하여 접합을 하는 접합 기술에 관한 것이다. 일반적으로 금속과 세라믹은 열팽창계수뿐만 아니라 여러가지 물성의 차이로 인해 접합체의 특성에 영향을 미친다.
본 발명의 일 실시예에서는 세라믹 소재와 금속은 특별히 한정되어 있지 않지만 2000℃ 급 이상의 고온에서의 내열성을 기대하기 위해서 세라믹 소재는 탄소 섬유(Carbon fiber)로 강화된 탄소 기지상 복합재(Carbon-carbon composite) 등을 모재로 사용하였으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 일 실시예에서는 상기 세라믹 모재에서 생기는 접합 방향에 따른 이방성을 해결하기 위해 탄소 섬유와 접합면이 특정한 각도를 이루도록 한다. 외부 산화 환경에 쓰이는 접합 금속은 고온에서도 높은 경도와 강도를 유지하고 고온 충격성, 고온강도, 내마모성 등이 우수한 레늄(Rhenium)이 바람직하나, 이에 한정되는 것은 아니다.
금속-세라믹의 안정적인 접합을 위해 Re과 세라믹 복합재 사이에 Ti, Zr, Ta, Mo 등의 금속소재를 버퍼층(buffer layer)로 사용하였다. 상기 버퍼층과 모재(Carbon-Carbon composite) 사이에서는 TiC와 같은 탄화층이 생성되어 열팽창 계수 차이에 의한 고온 충격을 완화시켜주며 확산 접합이 일어나 안정적인 접합층을 보유하는 결과를 확보하였다.
본 발명의 일 실시예에서는 금속과 세라믹의 접합이 열팽창계수 탄성률 반응성 원소의 환산 속도 접합 계면에 있어서 원자의 결합형태차이 등이 있을 수 있으므로 이러한 요소들을 고려하였다.
또한, 금속과 세라믹간에 반응이 있을 때는 반응상의 종류나 층의 성장 속도가 접합에 영향을 미친다. 장시간 고온에서 접합을 하면 계면에서 화학반응을 일으켜 접합 강도에도 영향을 미치는데 접합 초기에는 이런 화학 반응은 화학 결합을 형성하며 접합 강도를 높이지만 지나친 시간과 고온조건은 화학결합이 발달해서 반응 생성층이나 반응생성층/모재 계면에 응력과 변형률 차이를 유발시켜 오히려 접합 강도를 떨어뜨린다.
따라서, 본 발명의 일 실시예에서는 초고온 즉, 2000℃ 이상의 온도에서도 충분한 내열성과 내마모성을 지니고 있는 레늄(Rhenium)과 Carbon-Carbon composite 간의 금속-세라믹 접합을 고온 가압 소결법을 이용하여 제조하는 것이 제공된다. 금속만을 고온 연소 가스 제어가 필요한 내열구조체 및 추진기관 등에 적용할 경우 일반적으로 고온 충격에 의한 크랙(crack) 및 크리프(creep) 파괴 현상 등이 나타나므로 세라믹과의 접합을 통하여 이러한 문제를 해결할 수 있다.
Carbon-carbon composite의 탄소 섬유를 접합면과 특정한 각도를 유지한 채 접합함으로써 넓은 접합 면적을 지니게 되며, 가압 소결 시에 탄소 섬유의 이방성으로 인해 생기는 세라믹 모재의 strain/stress를 방지함으로써 전면적에 걸쳐 안정적인 접합을 유지하게 된다.
또한, 추가적으로 Ti를 금속-세라믹간의 중간층으로 사용함으로써 Carbon-Carbon composite 사이에서는 TiC와 같은 탄화층이 생성되어 열팽창 계수 차이에 의한 고온 충격을 완화시켜주며 확산 접합이 일어나 안정적인 접합층을 보유하는 결과를 확보하였다.
이하에서는 본 발명의 실시예에 대하여 보다 구체적으로 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예와 관련된 고온 가압 접합 실험 모식도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예와 관련된 접합 공정의 순서도인데, 이하에서는 도 1 및 도 2를 참조하여 설명하기로 한다.
먼저, Carbon-Carbon composite, Ti, Re 등을 접합형 축소모델에 맞게 가공을 한 뒤 도 1에 도시된 바와 같이 접합 순서에 맞게 고정시킨다. 먼저, 탄소 섬유(carbon fiber)로 강화된 탄소 기지상 복합재(Carbon-carbon composite)를 상기 탄소 섬유가 접합 방향과 특정 각도를 갖도록 가공(S110)한다.
그 후, 상기 탄소 기지상 복합재와 레늄(Rhenium) 사이에 버퍼층을 형성(S120)하는데, 상기 버퍼층은 탄화층으로 Ti(Titanium), Zr(Zirconium), Ta(Tantalum) 또는 Mo(Molybdenum) 중 하나와 탄소와의 결합에 의해 형성된다.
그리고, 상기 탄소 기지상 복합재의 하부에 레늄(Rhenium)을 배치(S130)한 다음, 상기 탄소 기지상 복합재, 버퍼층 및 레늄을 고온 가압 소결법을 이용하여 곡면 접합(S140)시킨다.
이때, 상기 고온 가압 소결법을 그라파이트 몰드(Graphite mold)에 수행하는 경우, 고온에서 그라파이트(Graphite)와 레늄(Re) 간의 반응을 방지하기 위하여 질화붕소 파우더(Boron nitride powder)를 고르게 코팅시킨 후 접합체를 그라파이트 몰드 안에 넣는다.
이후, 상기 탄소 기지상 복합재, 버퍼층 및 레늄을 아르곤 분위기에서 600℃까지 온도를 올린 후 약 20MPa의 가압 상태를 유지하며 1600℃ 까지 2시간에 걸쳐 승온시킨다. 1600℃에 도달한 후 25MPa로 압력을 올리며 2시간 동안 열처리한다. 열처리가 끝난 후 600℃에 도달할 때까지 25MPa을 유지, 상온까지 20MPa을 유지시키며 접합체를 제조한다.
이때, 앞서 설명한 제조방법의 순서는 반드시 상기 순서(S110 내지 S140)에 따라야 하는 것은 아니고, 상기 순서에 관계없이 고온 가압 소결 공정을 수행할 수 있다.
상기의 상세한 설명은 모든 면에서 제한적으로 해석되어서는 아니되고 예시적인 것으로 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 첨부된 청구항의 합리적 해석에 의해 결정되어야 하고, 본 발명의 등가적 범위 내에서의 모든 변경은 본 발명의 범위에 포함된다.

Claims (6)

  1. a) 탄소 섬유(carbon fiber)로 강화된 탄소 기지상 복합재(Carbon-carbon composite)를 상기 탄소 섬유가 접합 방향과 특정 각도를 갖도록 가공하는 단계;
    b) 상기 탄소 기지상 복합재와 레늄(Rhenium) 사이에 버퍼층을 형성하는 단계;
    c) 상기 탄소 기지상 복합재의 하부에 레늄(Rhenium)을 배치하는 단계; 및
    d) 상기 탄소 기지상 복합재, 버퍼층 및 레늄을 고온 가압 소결법을 이용하여 곡면 접합시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 레늄-탄소 복합재 제조방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 버퍼층은 Ti(Titanium), Zr(Zirconium), Ta(Tantalum) 또는 Mo(Molybdenum) 중 하나 이상을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 레늄-탄소 복합재 제조방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 고온 가압 소결법은 그라파이트 몰드(Graphite mold)에서 이루어지고,
    상기 그라파이트 몰드에 질화붕소 파우더(Boron nitride powder)를 코팅하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 레늄-탄소 복합재 제조방법.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 버퍼층은 Ti(Titanium), Zr(Zirconium), Ta(Tantalum) 또는 Mo(Molybdenum) 중 하나 이상과 상기 탄소 기지상 복합재의 탄소와의 결합에 의해 형성되는 탄화층인 것을 특징으로 하는 레늄-탄소 복합재 제조방법.
  5. 탄소 섬유(carbon fiber)로 강화된 탄소 기지상 복합재(Carbon-carbon composite), 상기 탄소 기지상 복합재와 레늄(Rhenium) 사이에 형성되는 버퍼층 및 상기 탄소 기지상 복합재의 하부에 형성되는 레늄(Rhenium)을 포함하고,
    상기 탄소 섬유가 접합 방향과 특정 각도를 갖도록 형성되는 레늄-탄소 복합재.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 버퍼층은,
    Ti(Titanium), Zr(Zirconium), Ta(Tantalum) 또는 Mo(Molybdenum) 중 하나 이상과 상기 탄소 기지상 복합재의 탄소와의 결합에 의해 형성되는 탄화층인 것을 특징으로 하는 레늄-탄소 복합재.
KR1020160112207A 2016-08-31 2016-08-31 레늄-탄소 복합재 및 이의 제조 방법 KR101892954B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020160112207A KR101892954B1 (ko) 2016-08-31 2016-08-31 레늄-탄소 복합재 및 이의 제조 방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020160112207A KR101892954B1 (ko) 2016-08-31 2016-08-31 레늄-탄소 복합재 및 이의 제조 방법

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20180025033A true KR20180025033A (ko) 2018-03-08
KR101892954B1 KR101892954B1 (ko) 2018-08-29

Family

ID=61725864

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020160112207A KR101892954B1 (ko) 2016-08-31 2016-08-31 레늄-탄소 복합재 및 이의 제조 방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101892954B1 (ko)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH10204601A (ja) * 1996-12-24 1998-08-04 Sulzer Metco Ag 炭素基材または炭素含有非金属基材を被覆する方法
JP2000193241A (ja) * 1998-12-25 2000-07-14 Ngk Spark Plug Co Ltd 窒化珪素質焼結体及びそれを用いたセラミックヒ―タ
JP4252640B2 (ja) * 1998-06-11 2009-04-08 株式会社ブリヂストン 炭素複合材構造物
KR20150115828A (ko) * 2013-02-04 2015-10-14 토요 탄소 가부시키가이샤 접합체 및 그 제조방법

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH10204601A (ja) * 1996-12-24 1998-08-04 Sulzer Metco Ag 炭素基材または炭素含有非金属基材を被覆する方法
JP4252640B2 (ja) * 1998-06-11 2009-04-08 株式会社ブリヂストン 炭素複合材構造物
JP2000193241A (ja) * 1998-12-25 2000-07-14 Ngk Spark Plug Co Ltd 窒化珪素質焼結体及びそれを用いたセラミックヒ―タ
KR20150115828A (ko) * 2013-02-04 2015-10-14 토요 탄소 가부시키가이샤 접합체 및 그 제조방법

Also Published As

Publication number Publication date
KR101892954B1 (ko) 2018-08-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10954168B2 (en) Ceramic matrix composite articles and methods for forming same
US20120177488A1 (en) Process for joining silicon-containing ceramic articles and components produced thereby
US8182905B2 (en) Ceramic matrix laminates
MX2007010273A (es) Metodo para elaborar una parte de material compuesto con una matriz ceramica y parte resultante.
Halbig et al. Diffusion bonding of SiC fiber-bonded ceramics using Ti/Mo and Ti/Cu interlayers
CN110330357B (zh) 一种用于连接碳化硅材料的连接材料及其应用
JP5773331B2 (ja) セラミックス接合体の製造方法
CN105585328A (zh) 一种纳米箔带连接碳化硅陶瓷基复合材料与金属的工艺
CN1597621A (zh) 陶瓷基复合材料的连接方法
KR101892954B1 (ko) 레늄-탄소 복합재 및 이의 제조 방법
CN102452840A (zh) 不锈钢与碳化硅陶瓷的连接方法及制得的连接件
US8426032B2 (en) Composite articles made by process for joining stainless steel part and silicon carbide ceramic part
EP3061737B1 (en) Ceramic matrix composite articles and methods for forming same
CN111018555B (zh) 具有裂纹自愈合特点的连接碳化硅的连接材料及其应用
CN1173896C (zh) SiC基复合材料与复合材料或金属材料的粘接方法
CN107488045A (zh) 具有低连接温度高弯曲强度的碳化硅陶瓷连接材料以及连接碳化硅陶瓷的方法
CN104177113A (zh) 一种SiC粘结的陶瓷基复合材料及其制备方法
JP2784161B2 (ja) ＳｉＣ繊維強化ＴｉＡｌ複合材料の製造方法
EP1685079B1 (en) Process to join carbon based materials to metals and its applications
CN107488047B (zh) 一种碳化硅陶瓷材料的连接方法
Loh et al. Diffusion bonding of ceramics to metals
Harrison et al. NEXT GENERATION CMC STRUCTURES.
CN116141774A (zh) 一种具有陶瓷纤维的铝板及其制造方法
CN114309853A (zh) 一种厚SiC陶瓷零件和厚不锈钢零件的缓冲焊接方法
Davis Applications of Ceramic-Matrix Composites

Legal Events

Date Code Title Description
E902 Notification of reason for refusal
AMND Amendment
E601 Decision to refuse application
AMND Amendment
X701 Decision to grant (after re-examination)
GRNT Written decision to grant