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논문 기본 정보
- 자료유형
- 학위논문
- 저자정보
- 지도교수
- 홍순직
- 발행연도
- 2013
- 저작권
- 공주대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.
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WC-Co계 초경합금은 높은 경도와 강도, 우수한 인성 및 내마모성으로 인하여 절삭공구, 내 충격 공구 및 내 마모공구로 광범위하게 사용되고 있기 때문에 WC-Co 분말의 특성을 변화시켜 기계적 특성을 향상시키기 위한 많은 연구들이 진행되고 있다.
따라서, 본 연구에서는 나노코발트 입자 제조 및 코발트 입자의 크기(㎛,㎚) 변화가 WC-Co 합금의 미세조직과 기계적 특성에 미치는 효과에 대한 연구를 수행하였다. 나노크기의 코발트는 기상 전기선 폭발법의 전압(24kV, 26kV, 28kV) 변화에 따라 고순도 코발트 나노입자를 제조하였으며, 이에 대한 미세화 거동을 분석한 결과 인가전압이 증가함에 따라 코발트 나노 입자의 크기가 100㎚, 57㎚, 52㎚로 감소하였다. 이는 전압변화에 의해 Super Heating Factor (K)가 증가하여 충분한 열에너지가 인가되어 기상영역이 확대되었기 때문이다. 따라서, 기상 전기선 폭발법으로 짧은 시간내에 고순도 나노 코발트 입자를 효과적으로 제조할 수 있었으며 기존 공정에 비하여 미세한 경향을 나타내었다.
나노크기를 갖는 코발트를 첨가한 WC-Co SPS 소결체는 마이크로 크기의 코발트를 첨가한 WC-Co 소결체보다 증가한 약 99%의 밀도와 Hv1640의 경도를 나타내었다. 이는 나노입자의 우수한 분산성과 치밀화에 의하여 WC 분말입자 사이에 얇은 코발트층을 형성하여 WC 입자의 재배열을 촉진시켰기 때문이다. 또한, 나노입자 코발트를 첨가한 소결체(103.6㎛)가 마이크로 코발트를 첨가한 WC-Co 소결체의 크랙길이(49.9㎛)보다 긴 이유는 높은 밀도, 높은 경도에 의한 취성 증가 및 코발트의 얇은층이 크랙 전파를 가속시킨 것으로 생각된다.
결론적으로 본 연구에서는 기상 전기선 폭발법으로 나노입자 크기의 코발트 분말을 성공적으로 제조할 수 있었으며 나노 코발트 입자가 함유된 소결체에서 마이크로 코발트를 첨가한 WC-Co 소결체에 비하여 분산성 및 액상 침투가 효과적으로 발생하여 우수한 기계적 특성을 갖는 WC-Co 합금 성형체를 제조할 수 있었다.
따라서, 본 연구에서는 나노코발트 입자 제조 및 코발트 입자의 크기(㎛,㎚) 변화가 WC-Co 합금의 미세조직과 기계적 특성에 미치는 효과에 대한 연구를 수행하였다. 나노크기의 코발트는 기상 전기선 폭발법의 전압(24kV, 26kV, 28kV) 변화에 따라 고순도 코발트 나노입자를 제조하였으며, 이에 대한 미세화 거동을 분석한 결과 인가전압이 증가함에 따라 코발트 나노 입자의 크기가 100㎚, 57㎚, 52㎚로 감소하였다. 이는 전압변화에 의해 Super Heating Factor (K)가 증가하여 충분한 열에너지가 인가되어 기상영역이 확대되었기 때문이다. 따라서, 기상 전기선 폭발법으로 짧은 시간내에 고순도 나노 코발트 입자를 효과적으로 제조할 수 있었으며 기존 공정에 비하여 미세한 경향을 나타내었다.
나노크기를 갖는 코발트를 첨가한 WC-Co SPS 소결체는 마이크로 크기의 코발트를 첨가한 WC-Co 소결체보다 증가한 약 99%의 밀도와 Hv1640의 경도를 나타내었다. 이는 나노입자의 우수한 분산성과 치밀화에 의하여 WC 분말입자 사이에 얇은 코발트층을 형성하여 WC 입자의 재배열을 촉진시켰기 때문이다. 또한, 나노입자 코발트를 첨가한 소결체(103.6㎛)가 마이크로 코발트를 첨가한 WC-Co 소결체의 크랙길이(49.9㎛)보다 긴 이유는 높은 밀도, 높은 경도에 의한 취성 증가 및 코발트의 얇은층이 크랙 전파를 가속시킨 것으로 생각된다.
결론적으로 본 연구에서는 기상 전기선 폭발법으로 나노입자 크기의 코발트 분말을 성공적으로 제조할 수 있었으며 나노 코발트 입자가 함유된 소결체에서 마이크로 코발트를 첨가한 WC-Co 소결체에 비하여 분산성 및 액상 침투가 효과적으로 발생하여 우수한 기계적 특성을 갖는 WC-Co 합금 성형체를 제조할 수 있었다.
목차
Chapter 1 : Introduction 11.1 History of cemented carbide 11.1.1 Tungsten carbide 31.1.2 Types of cemented carbide 51.1.3 Production process of cemented carbide 61.1.4 Physical properties 91.1.5 Chemical properties 91.1.6 Structure 101.2 Applications 121.2.1 Wear parts 121.2.2 Machining tools 131.2.3 Mining and construction 131.3 Background 161.3.1 Pulsed wire evaporation (PWE) 161.3.2 Sintering 201.3.3 Liquid phase sintering 211.3.4 Sintering mechanisms 221.3.5 Spark plasma sintering 251.4 References 28Chapter 2 : Motivations and Objectives 322.1 Motivations 322.2 Objectives 34Chapter 3 : Fabrication of cobalt nano-particles by pulsed wire evaporation method in nitrogen atmosphere 353.1 Introduction 353.2 Experimental procedure 373.3 Results and discussion 403.4 Conclusion 533.5 References 54Chapter 4 : Effect of micro and nano cobalt on mechanical properties of WC-7.5wt%Co alloys 574.1 Introduction 574.2 Experimental procedure 584.3 Results and discussion 594.4 Conclusion 734.5 References 74Abstract (English) 76Abstract (Korean) 78
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