The purpose of this study is to investigate the densification behavior and the corresponding microstructural evolution of tantalum and tantalum-tungsten alloy powders for explosively formed liners. The inherent inhomogeneous microstructures of tantalum manufactured by an ingot metallurgy might degrade the capability of the warhead. Therefore, to overcome such drawbacks, powder metallurgy was incorporated into the near-net shape process in this study. Spark plasma-sintered tantalum and its alloys with finer particle sizes exhibited higher densities and lower grain sizes. However, they were contaminated from the graphite mold during sintering. Higher compaction pressures in die and isostatic compaction techniques also enhanced the sinterability of the tantalum powders; however, a full densification could not be achieved. On the other hand, the powders exhibited full densification after being subjected to hot isostatic pressing over two times. Consequently, it was found that the hot isostatic-pressed tantalum might exhibit a lower grain size and a higher density as compared to those obtained in previous studies.

본 연구에서는 종결정 크기, 종결정 코팅양, 수열 용액 숙성시간을 조절함으로써 분리층 두께가 제어된 모데나이트 제올라이트 분리막을 제조하고, 분리층 두께가 투과증발 물 투과유속에 미치는 영향을 90 wt.% 에탄올 수용액에서 고찰 하였다. 유성 밀을 이용해 종결정을 분쇄시켜 20~30 nm 크기의 종결정을 제조하였고, 진공여과코팅 중에 종결정 용액의 농도와 통과된 양을 바꿔주면서 코팅양을 조절하였다. 제조된 분리막은 분리층 두께가 얇을수록 더 높은 물 투과유속을 나타내었으며, 약 4 μm 두께를 갖는 분리막의 경우, 760의 높은 물/에탄올 선택도와 1.0 kg/m2h의 높은 물 투과유속을 나타내었다. 이는 나노크기 종결정을 사용하여 4 μm 두께로 분리층을 얇게 만들었기 때문으로 판단된다. 따라서 본 연구로부터 종결정의 크기와 진공여과 코팅양, 수열 용액 숙성시간을 조절하는 것은 분리 층의 두께를 효과적으로 조절할 수 있는 방법임을 알았 다. 또한, 모데나이트 제올라이트 분리층의 두께를 얇게 하는 것이 분리막의 물 투과유속을 증진시키는 중요한 방법임을 확인 하였다.

The objective of this study is to investigate the influence of powder shape and densification mechanism on the microstructure and mechanical properties of Ti-6Al-4V components. BE powders are uniaxially and isostatically pressed, and PA ones are injection molded because of their high strengths. The isostatically compacted samples exhibit a density of 80%, which is higher than those of other samples, because hydrostatic compression can lead to higher strain hardening. Owing to the higher green density, the density of BE-CS (97%) is found to be as high as that of other samples (BE-DS (95%) and P-S (94%)). Furthermore, we have found that BE powders can be consolidated by sintering densification and chemical homogenization, whereas PA ones can be consolidated only by simple densification. After sintering, BE-CS and P-S are hot isostatically pressed and BE-DS is hot forged to remove residual pores in the sintered samples. Apparent microstructural evolution is not observed in BE-CSH and P-SH. Moreover, BE-DSF exhibits significantly fine grains and high density of low-angle grain boundaries. Thus, these microstructures provide Ti-6Al-4V components with enhanced mechanical properties (tensile strength of 1179 MPa).

본 연구에서는 바늘형 종결정 코팅 양을 조절함으로써 결정학적으로 b-축 그리고 c-축으로 배향된 모데나이트 제올라이트 분리막을 제조하고 결정학적 배향이 투과증발 에탄올 탈수 거동에 미치는 영향을 고찰하였다. c-축 방향으로 길게 자란 종결정 코팅 양이 증가할수록 b-축 방향에서 c-축 방향으로 성장된 분리막이 얻어졌고, 진화론적 성장 기구에 의해 설명되었다. 8R 단일채널을 갖는 b-축 배향된 분리막은 1000 이상의 선택도와 0.2 kg/m2h의 총 유속을 나타냈다. b-축 방향으로 배향된 분리막이 높은 선택도와 상대적으로 높은 투과도를 보이는 것은 물의 운동역학적 직경이 8R의 직경에 비하여 작기 때문에 물의 이동이 방해되지 않는 반면 에탄올은 상대적으로 방해받기 때문으로 설명되어졌다.

본 연구에서는 바늘형 종결정 코팅 양을 조절함으로써 결정학적으로 b-축 그리고 c-축으로 배향된 모데나이트 (MOR) 제올라이트 분리막을 제조하고 결정학적 배향이 투과증발 에탄올 탈수 거동에 미치는 영향을 고찰하였다. c-축으로 배향된 종결정의 코팅 양이 증가할수록 b-축에서 c-축으로 배향된 분리막이 얻어졌고 이는 진화론적 성장으로 설명되었다. b- 축 방향으로 배향된 분리막의 경우 1000 이상의 높은 선택도와 0.2 kg/m2h의 총 투과도를 나타내었으며 c-축 배향된 분리막 보다 우수한 분리성능을 나타내었다. 이는 물의 운동역학적 직경이 b-축 방향으로 단일 존재하는 8R 기공채널의 직경에 비하여 작기 때문에 물의 이동이 방해되지 않는 반면 에탄올은 상대적으로 방해받기 때문으로 설명되었다. 따라서 본 연구로부터 바늘형 종결정 코팅 양을 조절함으로써 모데나이트 분리층의 결정학적 배향을 조절할 수 있었고, b-축으로 배향된 모데나이트 분리막이 보다 우수한 투과증발 에탄올 탈수 거동을 보임을 확인할 수 있었다.

본 연구에서는 물/에탄올 분리 성능이 우수한 모데나이트 제올라이트 분리막을 제조하였다. 모데나이트 분리막은 다공성 알루미나 지지체 표면에 종결정이 분산된 종결정 수용액을 이용하여 침지코팅한 후 1SiO2:0.05Al2O3: 0.76NaOH:40H2O 의 몰비로 제조된 수열용액을 이용하여 170°C에서 24시간 동안 이차성장 시켰다. 이때 종결정 수용액의 농도가 모데나이트 분리막의 미세구조 및 투과증발성능에 미치는 영향에 대하여 분석하였다. 종결정 수용액의 농도를 0.025, 0.05, 0.1, 0.25, 0.5 wt%로 한 후 합성한 경우, b축으로 성장된 바늘 구조의 모데나이트 결정은 농도가 증가할수록 c축으로 성장하는 것을 확인하였다. c축으로 성장 된 분리막의 물/에탄올 분리성능은 > 10000의 선택도와 0.2 kg/m2h의 투과도 를 나타냈다.

The effects of processing parameters on the flow behavior and microstructures were investigated in hotcompression of powder metallurgy (P/M) Ti-6Al-4V alloy. The alloy was fabricated by a blended elemental (B/E)approach and it exhibited lamellar α+β microstructure. The hot compression tests were performed in the range of tem-perature 800-1000℃ with 50℃ intervals, strain rate 10−4-10 s−1, and strain up to 0.5. At 800-950℃, continuous flowsoftening after a peak stress was observed with strain rates lower than 0.1 s−1. At strain rates higher than 1 s−1, rapiddrop in flow stress with strain hardening or broad oscillations was recorded. The processing map of P/M Ti-6Al-4V wasdesigned based on the compression test and revealed the peak efficiency at 850℃ and 0.001 s−1. As the processing tem-perature increased, the volume fraction of β phase was increased. In addition, below 950℃, the globularization of phaseat the slower strain rate and kinking microstructures were found. Based on these data, the preferred working conditionof the alloy may be in the range of 850-950℃ and strain rate of 0.001-0.01 s−1.

Nickel-based superalloy IN 713C powders have been consolidated by hot isostatic pressing (HIPing). The microstructure and mechanical properties of the superalloys were investigated at the HIPing temperature ranging from 1030o C to 1230o C. When the IN 713C powder was heated above γ' solvus temperature (about 1180o C), the microstruc- ture was composed of the austenitic FCC matrix phase γ plus a variety of secondary phases, such as γ' precipitates in γ matrix and MC carbides at grain boundaries. The yield and tensile strengths of HIPed specimens at room temperature were decreased while the elongation and reduction of area were increased as the processing temperature increased. At 700o C, the strength was similar regardless of HIPing temperature; however, the ductility was drastically increased with increasing the temperature. It is considered that these properties compared to those of cast products are originated from the homogeneity of microstructure obtained from a PM process.

P/M coppers are subjected to the isothermal compression tests at the strain rate ranging from 0.01 to 10.0 and the temperature from 200 to . The processing map reveals the dynamic recrystallization (DRX) domain in the following temperature and strain rate ranges: and 0.01-10.0 , respectively. In the domain, the region at temperature of and strain rate of shows peak efficiency. From the kinetic analysis, the apparent activation energy in the DRX domain is 190.67 kJ/mol and it suggests that lattice self-diffusion is the rate controlling mechanism.

The hot deformation characteristics of pure molybdenum was investigated in the temperature range of and strain rate range of using a Gleeble test machine. The power dissipation map for hot working was developed on the basis of the Dynamic Materials Model. According to the map, dynamic recrystallization (DRX) occurs in the temperature range of and the strain rate range of , which are the optimum conditions for hot working of this material. The average grain size after DRX is . The material undergoes flow instabilities at temperatures of and the strain rates of , as calculated by the continuum instability criterion.

In this study, consolidation behavior and hardness of commercially available molybdenum powder were investigated. In order to analyze compaction response of the powders, the elastoplastic constitutive equation based on the yield function by Shima and Oyane was applied to predict the compact density under uniaxial pressure from 100MPa to 700MPa. The compacts were sintered at for 20-60 min. The sintered density and grain size of molybdenum were increased with increasing the compacting pressure and processing temperature and time. The constitutive equation, proposed by Kwon and Kim, was applied to simulate the creep densification rate and grain growth of molybdenum powder compacts. The calculated results were compared with experimental data for the powders. The effects of the porosity and grain size on the hardness of the specimens were explained based on the modified plasticity theory of porous material and Hall-Petch type equation.

이상에서 살펴본 바와 같이, 내열재료들은 고밀도를 이용하여 비행하는 물체의 운동에너지를 극대화 시킬 수 있기 때문에 군사적으로 각종 무기체계의 성능 향상에 매우 중요하다. 또한 유도 무기 및 항공기의 경우 고온, 고압 등의 환경에서 운용되기 때문에, 이러한 조건에서 견딜 수 있는 소재 개발이 필수적이다. 따라서 무기 선진국에서는 고밀도 재료인 텅스텐, 몰리브덴, 탄탈륨, 텅스텐-구리 감손우라늄을 활용하기 위한 연구를 활발하게 진행하고 있다. 이중, 텅스