Scratch 시험을 이용한 열차폐 코팅의 응착 특성 평가 :Assessment of adhesion characteristics of thermal barrier coatings using scratch test

배준호

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자료유형: 학위논문

저자정보: 배준호 (울산대학교, 울산대학교 대학원)

지도교수: 정구현

발행연도: 2017

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이 논문의 연구 히스토리 (2)

2017

Scratch 시험을 이용한 열차폐 코팅의 응착 특성 평가

배준호 기계자동차공학과 2017.01 학위논문

2016

Scratch 실험을 통한 열차폐 코팅의 응착 특성평가

배준호 , 최우성 , 김상현 외 1명 한국트라이볼로지학회 학술대회 2016.10 학술대회자료

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높은 효율 및 친환경적인 측면에서 널리 이용되고 있는 가스터빈 엔진의 효율은 작동 가스의 연소온도와 직결된다. 가스터빈 엔진의 효율을 더 향상시키기 위해서는, 작동 가스의 연소온도를 상승시키는 것이 요구되며, 이를 위하여, 열차폐 코팅을 적용해줌으로써 터빈 블레이드와 같이 고온에서 구동되는 기계요소의 표면을 보호하고, 더 높은 온도에서 원활한 구동을 가능하게 하며, 궁극적으로, 가스터빈 엔진의 효율 향상에 크게 기여할
수 있다. 이러한 열차폐 코팅 역시 극한의 고온 환경에서 열적 및 기계적 파손을 경험하게 되는데, 대표적인 파손기구로는 코팅 계면 및 내부에서 발생하는 박리 현상 등이 제시되고 있다. 열차폐 코팅의 파손은 가스터빈 엔진의 수명과 직접적인 관계를 가지므로, 높은 효율 및 내구성을 위해서 열차폐 코팅의 주된 파손 기구를 이해하고, 특히, 모재와 의 응착 특성을 개선시키기 위한 연구가 요구된다.
본 연구에서는 열차폐 코팅의 응착 특성을 평가하기 위하여, 세가지 다른 특성의 열차폐 코팅 시편을 플라즈마 용사법을 이용하여 제작하고, 시편에 적합한 scratch 시험장비를 개발하였다. 이를 이용하여 progressive load scratch 시험이 수행되었으며, 시험 중에 측정되는 마찰계수와 수직 및 수평하중의 변화를 실시간으로 모니터링하여 확보하고, 시험 후에 관찰한 scratch track 및 단면 프로파일 데이터를 기반으로 코팅의 응착 특성을 평가하기 위한 임계하중을 도출하고, 이에 적합한 scratch 모델을 선정하였다. 이러한 결과 등을 바탕으로 보다 더 개선된 열차폐 코팅 기술개발에 기여할 것으로 예상된다.

#Adhesion #Critical force #Scratch test #Thermal barrier coatings #Work of adhesion

국 문 요 약 .............................................................................................................................................................. i
목차 ............................................................................................................................................................................. ii
LIST OF FIGURES ................................................................................................................................................. iv
LIST OF TABLES .................................................................................................................................................. vii
제 1 장 서론 ........................................................................................................................................................... 1
1.1 연구 배경 ....................................................................................................................................................... 1
1.2 연구 목표 및 세부내용 ............................................................................................................................ 7
제 2 장 이론적 배경 ........................................................................................................................................ 10
2.1 열차폐 코팅 ................................................................................................................................................ 10
2.2 플라즈마 용사법 ....................................................................................................................................... 11
2.3 Scratch 시험 ................................................................................................................................................ 12
2.3.1 Constant load scratch 시험 및 progressive load scratch 시험 ................................ 13
2.3.2 Scratch 파손 모드................................................................................................................ 16
3.1 열차폐 코팅 시편 제작 ......................................................................................................................... 18
3.2 열차폐 코팅 시편의 표면, 단면 분석, 및 기계적 물성 측정 ............................................. 20
3.3 시험장비 및 조건 .................................................................................................................................... 23
제 4 장 시험결과 및 고찰 ............................................................................................................................ 27
4.1 TBC 시편의 progressive load scratch 시험결과 ............................................................................. 27
4.2 DVC-TBC 시편의 progressive load scratch 시험결과 .................................................................. 30
4.3 EDC-TBC 시편의 progressive load scratch 시험결과 .................................................................. 34
4.4 열차폐 코팅 시편의 scratch 거동 및 응착 특성에 대한 고찰 ............................................ 37
제 5장 결론 .......................................................................................................................................................... 40
References ............................................................................................................................................................... 42
ABSTRACT ........................................................................................................................................................... 44

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