KR20140089335A - 습한 환경에서 안정한 초내화 재료 및 그들의 제조방법 - Google Patents

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Abstract

산화 매질에서 고온에 견디는 내화성 재료는 하나 이상의 붕소화하프늄 및 붕소화탄탈륨을 함유하고, 하프늄 및 탄탈륨은 내화성 재료에 화합물 형태로 존재한다.

Description

습한 환경에서 안정한 초내화 재료 및 그들의 제조방법{ULTRA-REFRACTORY MATERIAL THAT IS STABLE IN A WET ENVIRONMENT AND PROCESS FOR MANUFACTURING SAME}
본 발명은 산화성 매질, 특히 공기, 수증기 존재 하에, 더 일반적으로 산소 또는 산소 화합물을 함유하는 어느 기상 또는 액상 존재 하에 고온에 견디는 초내화 재료를 제조하는 것에 관한 것이다.
본 발명은 특히 산화성 매질에서 고온을 견디는 보호물을 구성하기에 적합한 내화 재료 부품을 제조하는 것에 관한 것이다.
본 발명은 또한 산화성 매질에서 고온에 대항하는, 매트릭스에 의해 치밀화되는 섬유 강화재로 만들어진 열구조 복합 재료를 보호하는 것에 관한 것이다. 더욱 특히, 배타적인 것은 아니지만, 본 발명은 탄소 매트릭스에 의해 치밀화되는 탄소 섬유 강화재로 구성된 탄소/탄소 (C/C) 복합 재료와 같은 탄소 및/또는 탄화규소 (SiC)를 포함하는 열구조 복합 재료, 및 섬유 및/또는 매트릭스가 SiC를 포함하는 세라믹 매트릭스 복합 재료에 관한 것이다.
본 발명은 또한 탄소계 부정형(不定形) 재료(예, 흑연) 또는 SiC계 세라믹을 고온에 대해 보호하는 것에 관한 것이다.
열구조 복합 재료의 특징은 구조적 부품을 구성하기에 적합한 기계적 성질과 고온에서 그의 성질을 유지하는 능력이 있다는 것이다. 그럼에도 불구하고 탄소를 함유하는 경우 공기 또는 산화성 매질 중에서는 400℃부터 산화되고 부분적으로 그의 열구조 성질이 손실되는 중요한 단점이 존재한다.
또한 부정형 세라믹 재료 또는 SiC로 이루어진 복합 재료에서 SiC는 2가지 방법으로산화된다. 제1 방법은 소위 "수동적" 산화로서 높은 산소 분압과 비교적 낮은 온도에서 발생하며, 이 때 SiC는 실라카 층으로 피복되게 된다. 제2방법은 "활성 산화"로 알려져 있으며, SiC가 낮은 산소 분압하에서 초고온으로 상승되는 경우에 형성된 모든 산화물이 기체 상태로 되기 때문에 SiC가 급격히 소모되는 일이 발생한다.
C/C 복합재료로서, 이붕소화하프늄 (HfB2) 또는 이붕소화지르코늄 (ZrB2)계의 초-내화 단일층 적층체로 구성되는 보호층을 사용하는 것이 알려져 있다. (Zr/Hf)B2와 SiC를 혼합시켜서 제작되는 다양한 시스템 중에서 가장 광범위하게 사용되는 것 중 하나는 20부피%의 SiC(원자 비율은 (Zr 또는 Hf)/Si = 2.7), 가능하다면 첨가제 (3부피%의 RE2O3(여기서, RE는 이트륨 (Y)과 란타나이드로 이루어지는 희토류를 나타냄, 바람직하게 10부피%의 REB6, MoSi2, 또는 AlN), 또는 이들 조성의 혼합물로 이루어져 있다.
그럼에도 불구하고 이러한 타입의 보호 재료는 두가지 결점이 존재한다. 즉:
C/C 재료에 비해서 열팽창 계수가 매우 크므로, 초내화층에서 크랙 발생과 C/C 재료와 상기 층 간의 계면을 따라서 결합력의 저하를 유발한다. 이 방법에서 발생된 크랙은 산소와 물(만일 이것이 사용 환경에 약간 존재하는 경우)이 확산되는 경로가 되므로, C/C 기판은 산화되고 그의 기계적 성질이 취약해지거나 거의 소실되며; 그리고
2300℃ 이상의 온도에서는 내산화성이 불량하다.
위에 언급된 결점을 해소하기 위해서, 열팽창 계수를 맞출 수 있는 층을 제공하기 위해서 C/C 기판과 초내화층 사이에 SiC계를 단독으로 하는 기저층 도입하였다. 그럼에도 불구하고 이러한 해법은 사용 조건에 따라, 충분히 만족할만하다고 생각되지 않으므로 SiC가 초내화층과 상호작용하는 실리카 층에 피복되는 수동적인 산화 또는 활성적으로 산화되어 SiC 층에 기공이 형성되거나 결합력이 거의 소실되게 된다.
Marnoch, J.　Metais 1225 (1965)의 문헌 "High temperature oxidation-resistant hafnium-tantalum alloys" 및 A.-S.　Andreani et al.,의 문헌 "Oxidation of refractory metallic coatings on carbon fibers heated up to 1850℃" ICMCTF No.　37, San Diego, 2010, Vol.　205, No.　5 (482 p.) pp.　1262-1267에서는 초내화성 시스템의 내산화성을 개선하기 위해 하프늄 (Hf)과 탄탈륨 (Ta)의 합금 또는 HfC-Ta, Hf-TaB2 또는 Hf-TaC 혼합조성의 사용을 제안하였다. 이들 시스템은 공기 중에서는 만족할만한 결과를 주지만, 수분 또는 수증기 중에서는 금속 Hf와 Ta이 상당히 불안정하기 때문에 사용할 수 없다. 그 이유는 이들 금속이 수분 존재하에서 폭발성 증기를 발생시키기 때문이다.
이러한 조성은 2000℃ 이상의 고온의 공기 중에서 내산화성은 있지만 이들은 Hf과 Ta의 금속 재료가 수분 존재하에서 불안정하기 때문에 사용될 수 없다. 이러한 결점은 수분이 함유된 대기를 포함하는 분야는 제외시켜야 됨으로써 조성의 이용 분야를 제한하게 된다. 더욱이 재료를 제조하기 위한 특정 기술, 예를 들어 수성 용매를 사용해야 되는 액체 기술도 마찬가지로 사용할 수 없다. 결국, 이들을 수분 없이 저장하는 것을 보장할 필요가 있으므로 그들을 분말 형태로 저장해야 하는 문제가 발생하게 된다.
그러므로 2000℃ 이상의 온도, 특히 습한 환경(수분 존재) 하에서 산화에 내성이 있는 보호 재료의 필요성이 존재하고 있다.
이것은 노즐을 통해서 생성되고 분사되는 수증기와 이산화탄소가 습한 및 산화 환경을 만들게 되는 로켓엔진 부품 또는 터보젯 타입의 항공엔진을 위한 부품에 특히 해당된다.
본 발명의 목적은 특히 매우 낮은 압력 (=1 파스칼 (Pa)) 내지 최대 높은값 (>30 메가파스칼 (MPa))까지의 범위에 있는 압력의 조건하에서 그리고 특히 수분을 포함하는 환경에서, 고온에 견디고, 특히 2000℃ 이상의 온도에서 산화에 견디는 내화 재료를 제공하는 것이다.
이러한 목적은 산화성 매질에서 고온에 견디는 내화 재료에 의해 달성되고, 이 재료는 하나 이상의 붕소화하프늄과 붕소화탄탈륨을 포함하되 상기 재료에서 하프늄과 탄탈륨은 오직 화합물 형태로만 존재하는 것을 특징으로 한다.
이러한 재료는 원하는 이용조건에 관계없이 그리고 특히 수분의 존재하에서 그의 초내화 특성과 화학적 안정성을 유지하는데 적당한 보호 시스템을 구성한다. 금속 형태보다 화합물 또는 유도체 형태로 하프늄 및 탄탈륨을 사용함으로써, 격렬한 반응에서 이들 원소들이 금속 형태로 존재할 때 물의 존재로 발생하게 되는 어떤 격렬한 반응의 위험성을 방지하게 된다.
또한 붕소화하프늄과 붕소화탄탈륨을 사용함으로써 조성물은 붕소를 포함하게 되어 약 1700℃에서 제1 힐링 (healing) 상을 제공하면서 재료의 초내화 특성을 증가시키는 역할을 한다.
재료의 첫번째 태양으로서, 탄소와 질소로부터 선택되는 하나 이상의 원소를 포함한다. 탄소 또는 질소를 도입하는 것은 재료의 초내화 특성을 증가시킬 수 있으므로 더 높은 온도에서도 사용할 수 있다.
초고온의 산화조건 하에서 붕소, 탄소 또는 질소의 존재는 CO, CO2, B2O3 또는 NOx와 같은 기상 화합물을 제조할 수 있고 이들은 이용 중에 형성된 고상 또는 액상의 안정성에 유해하지 않다.
본 발명의 재료의 두번째 태양으로, 탄탈륨에 대한 하프늄의 원자비가 정확히 1 초과 및 10 미만(1<nHf/nTa<10), 바람직하게 nHf/nTa=2.7, 반면에 탄탈륨에 대한 붕소의 원자비가 5.4 이상 (nB/nTa=5.4)이다.
본 발명의 재료의 세번째 태양으로,
50부피%의 HfB2;
75부피%의 HfC: 및
25부피%의 TaB2를 함유하는 것이 바람직하다.
본 발명은 또한 산화성 매질에서 고온에 견디는 내화 부품을 제공하고, 이러한 부품은 본 발명의 내화 재료로 구성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 또한 2000℃ 이상의 고온에 사용하기에 적당한, 정해진 재료로 만들어진 기질로 이루어지는 부품을 제공하고, 상기 부품은 산화성 매질에서 고온에서 보호를 제공하는 보호 피막을 제공하게 되며, 이는 상기 보호 피막은 본 발명의 내화 재료로 구성되는 것을 특징으로 한다. 이 부품은 특히 밸브, 추진체 및 대기 재-진입에 적용될 수 있거나 또는 실제로 태양 전지 분야에 적용하기 위한 것이다.
부품의 기질은 특히,
탄화규소계 부정형 세라믹 재료;
탄소계 부정형 재료 (예, 흑연);
탄화규소로 이루어지는 세라믹 매트릭스 복합 재료; 또는
경우에 따라서 예비처리된 C/C 복합 재료로 만들어 질 수 있다.
C/C 복합 재료로 만들어진 기질의 경우, 부품은 기질의 C/C 재료와 가까운 탄화규소-층 및 탄화규소층과 보호 피막 사이에 삽입된 탄화지르코늄 또는 탄화하프늄 층을 추가로 포함할 수 있다. 따라서 이렇게 형성된 이중 결합 층은 사용되는 층 두께에 따라 기질의 재료와 보호 피막 사이의 열기계적 응력을 수용할 수 있다.
부품의 기질에서 또는 보호 피막의 하부층에 SiC의 존재는 본 발명의 보호 피막이 산소가 부품에 존재하는 SiC에 도달하는 것을 방지하는 효과적인 장벽을 형성하기 때문에 문제를 발생시키지 않는다.
본 발명은 또한 산화성 매질에서 고온에 견디는 내화 재료로부터 부품을 제조하는 방법을 제공하며, 이 방법은,
하나 이상의 붕소화하프늄과 붕소화탄탈륨을 함유하는 조성물을 제조하되 상기 조성물에서 하프늄과 탄탈륨은 오직 화합물 형태로만 존재하는 단계; 및
상기 조성물을 성형하고 상기 조성물을 치밀화하는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 또한 정해진 재료로 만들어진 기질로 이루어지는 부품에 산화성 매질에서 고온에 견디는 보호층을 제조하는 방법을 제공하며, 상기 방법은, 하나 이상의 붕소화하프늄과 붕소화탄탈륨을 포함하는 조성물을 부품에 적용하되 상기 조성물에서 하프늄과 탄탈륨은 오직 화합물 형태로만 존재하는 단계; 및
상기 조성물을 치밀화하는 단계로 이루어진다.
본 발명의 방법의 첫번째 태양에서 조성물은 또한 탄소와 질소로부터 선택되는 하나 이상의 원소를 포함한다.
본 발명의 방법의 두번째 태양에서, 부품의 기질은
탄화규소계 부정형 세라믹 재료;
탄소계 부정형 재료 (예, 흑연);
탄화규소로 이루어지는 세라믹 매트릭스 복합 재료; 또는
경우에 따라서 예비처리된 C/C 복합 재료로 이루어질 수 있다.
C/C 복합 재료로 만들어지는 기질의 경우 부품은 추가로 기질의 C/C 재료와 가까운 탄화규소층 및 탄화규소와 보호 피막 층사이에 삽입된 탄화지르코늄 또는 탄화하프늄층을 포함할 수 있다. 따라서 형성된 이중결합 층은 사용되는 층 두께에 따라 기질의 재료와 보호 피막 사이에 열기계적 응력을 수용할 수 있다.
본 발명의 다른 특징들 및 이점은 제한적이지 않은 구현예로 제시되고 첨부하는 도면을 참고로 다음의 본 발명의 특정한 구현예의 설명으로부터 명확해질 것이다.
도 1은 시편이 부식성 매질에서 고온의 열적 환류에 노출된 후에 본 발명의 보호 재료로 피복된 C/C 복합 시편의 부분 단면도를 나타낸 사진이고; 그리고
도 2는 표면 위에 SiC와 ZrC의 각각의 층을 가지는 C/C 복합 재료의 기질로 이루어진 다중층 재료의 부식 전의 부분 단면도를 나타낸 사진으로서, 이 기질은 본 발명의 보호 재료의 층으로 피복되어 있다.
본 발명은 산화성 매질에서, 특히 산소와 수증기를 포함하는 습한 환경에서 2000℃ 이상, 특히 2300℃ 이상의 고온에 견디는데 적합한 새로운 초내화 재료를 제안하고자 한다.
본 발명의 재료를 예를 들어 우주선을 대기로 재-진입시키기 위해 열을 차단하는 것과 같은 조건 하에서 사용하기 위한 내화 부품을 형성하는 데 사용할 수 있다. 또한, 본 발명의 재료는 산화성 매질, 특히 로켓 엔진 노즐의 스로트 (throat) 부분 또는 항공엔진, 특히 터보젯 타입의 부품에서 고온 (2300℃ 이상)에 노출되는 부품의 기질을 위한 보호막으로 사용될 수 있다.
이러한 부품의 기질은 예를 들면, C/C 복합재와 같이 적어도 약간의 탄소를 함유하는 열구조 복합 재료로 만들 수 있으며 이 재료는 잘 알려진 방법으로 탄소 매트릭스로 치밀화된 탄소섬유 강화제로 만들어진다. 이 기질은 또한 세라믹 매트릭스 복합재 (CMC)의 열구조 재료를 사용해서 제조할 수 있고, 이 실시예에서, 적어도 일부가 SiC로 이루어지는 매트릭스에 의해 치밀화되는 탄소 또는 SiC 섬유 강화제로 만들어진 재료에 해당하고, 다음의 복합 재료를 예로 들 수 있다:
- 탄소섬유 강화제로 만들어지고, 탄소상과 탄화규소 상을 가지는 매트릭스에 의해 치밀화된 재료에 해당하는 C-C/SiC;
- 탄화규소 매트릭스에 의해 치밀화된 탄소섬유 강화제로 만들어진 재료에 해당하는 C-SiC; 및
-탄화규소의 매트릭스에 의해 치밀화된 탄화규소 섬유 강화제로 만들어진 재료에 해당하는 SiC/SiC.
CMC 기질과 관련하여, 이 기질은 기계 가공된 것이고 실-코트(seal-coat) 타입의 피막층을 포함하지 않는다.
본 발명의 재료를 또한 SiC계 부정형 세라믹 기질 또는 탄소계 부정형 기질(흑연)로 이루어지는 부품을 위한 보호피막으로서도 사용될 수 있다.
본 발명의 초내화 재료는 두가지 이상의 구성 성분, 즉 하프늄 화합물과 탄탈륨 화합물을 포함한다.
본 발명의 재료에서, 하프늄과 탄탈륨은 오직 화합물 형태 또는 유도체 형태로만 존재한다. 본 발명의 재료는, 그 형태가 수분의 존재하에서는 매우 불안정하기 때문에 "금속성"이라고 하는 원소 형태로 하프늄 또는 탄탈륨을 포함하지 않는다.
하프늄과 탄탈륨 화합물은 본 발명의 재료 중에서 비-산화물 형태로 존재하므로 본 발명의 초내화 보호 재료는 초기에 비-산화물 시스템을 형성할 수 있다. 그러므로 고온에서 산화성 매질에 사용되기 전에 본 발명의 재료는 이미 형성된 어떠한 산화물도 포함하지 않으며 오로지 이용중에만 산화물이 발생하게 된다. 초기에 형성되는 산화물, 즉 제조되는 동안에 재료에 이미 존재하는 산화물은 일반적으로 팽창계수가 높고 열전도성이 낮게 존재하므로 결과적으로 열충격에 민감하게 된다. 이러한 산화물을 원래 포함하는 재료를 사용하는 중에는 상기 재료의 온도 상승은 이들 산화물의 포함으로 열충격을 유발하여 재료의 크래킹(cracking) 및/또는 스폴링(spalling)을 가져올 수 있다. 본 발명의 재료와 관련해서는, 산화성 매질에서 재료를 사용되는 동안에 온도가 상승될 때만 산화물이 형성되므로 이러한 단점을 피할 수 있다.
사용시, 즉 섭씨 수백도 내지 2300℃ 이상의 온도 범위의 산화성 매질에서, 재료 시스템의 구성 성분들은 그 자체로 또는 함께 작용하여 본 발명의 재료로 구성된 부품 또는 보호 피막이 기계적 본성 및 내화 특성을 유지할 수 있는 보호 산화물을 형성할 수 있게 한다.
하프늄과 탄탈륨은 그들이 본 발명의 재료에 의해 형성되는 시스템을 위한 매우 양호한 기본 구성 성분에 해당하기 때문에 선택되는 것이고, 특히 높은 내열충격 고온에서 산소에 대해 효과적인 베리어를 형성할 수 있는 역량이 있기 때문이다..
탄탈륨은 활성 산화를 겪지 않으며 형성한 산화물은 B2O3 또는 SiO2보다 더 안정적이다. 산화탄탈륨 또한 안정하고 재료 내에 산소와 물의 확산을 제한하는 액체상을 제공하게 된다. 산화하프늄은 고온에서 고체이고 안정하기 때문에 어떤 관련된 스트림(예, 노즐에서 유동하는 고속 연소 스트림)에 의해서 액체상이 멀리 송풍되는 것을 방지할 수 있게 한다.
하프늄 및 탄탈륨은 본 발명의 재료에서 바람직하게 붕소화물 형태로 존재할 수 있다. 특정한 환경 하에서 탄화물 및 질화물 형태로 존재할 수 있다.
따라서, 본 발명의 재료는 다음과 같은 성분: 탄소와 질소 중에서 하나 이상을 포함할 수도 있다.
탄탈륨에 대한 하프늄의 원자비는 정확히 1 초과 및 10 미만(1<nHf/nTa<10), 바람직하게 원자비는 nHf/nTa=2.7이다. 반면에, 탄탈륨에 대한 붕소의 원자비는 5.4 이상 (nB/nTa=5.4)이다.
비제한적인 실시예에서, 본 발명의 초내화 재료는 다음으로 구성할 수 있다:
50부피%의 HfB2;
25부피%의 HfC; 및
25부피%의 TaB2
따라서, 본 발명의 조성물은 바람직하기는 약 1700℃의 제1 힐링을 제공하는 붕소를 함유한다. 위에 언급된 바와 같이 붕소를 하프늄 및 탄탈륨 화합물 형태로 조성물 내에 제공하게 된다. 본 발명에서 금속성 원소들은 조성물의 내화 특성을 최소시키기 때문에 붕소화니켈 또는 붕소화철 형태로 붕소를 제공해서는 안 된다.
또한 본 발명의 조성물은 규소를 함유하지 않으므로 산화에 의해 형성되는 높은 수준의 휘발성을 갖는 SiO2의 실리콘계 화합물의 활성산화 문제를 피할 수 있다.
본 발명의 재료는 특히 두가지 이상의 위에기재한 구성 성분들의 분말 혼합물로 이루어지는 조성물을 이용하여 만들 수 있다.
성형, 예를 들어 몰드에서 냉간 압연(펠렛팅)에 의해 성형한 후에, 분말을 방전 플라즈마 소결 (SPS)에 의해 치밀화한다. SPS는 종래의 고열 압축과 유사한 방법이며, 성형된 조성물을 치밀화하는데도 사용할 수 있다. SPS는 과립체를 완전히 용융시키지 않고, 과립체 사이에 결합을 형성하여 부품을 강화시킬 수 있게 통과하는 전류로 가압하에서 열처리하는 것으로 이루어진다. 재료의 확산에 의해 달성되는 이러한 용접은 치밀화, 예를 들면, 기공도의 감소와 성형된 물체에 접착력을 부여하는 경화에 의해서 달성된다.
성형된 조성물은 제조 대상인 부품이 형상을 가질 수 있도록 소결시 적용하고자 하는 일축 압력이 부여될 수 있는 용기에 투입한다. 이러한 SPS를 실행하기 위한 장치는 특히 Sumitomo Electric Industries사가 판매하는 것을 사용하며, 직류 전류(대표적으로 0 내지 10 volt(V)의 범위 및 1 kiloam (kA) 내지 5 kA의 범위)의 펄스 (3.3 millisecond (ms)) 로 시료를 처리하고 동시에 주변 온도로부터 2000℃까지 변하는 온도 범위에서 상기 SPS가 발생하게 수십의 Mpa(150 Mpa 까지)의 압력을 적용한다. SPS는 일반적으로 진공에서 수행하지만 불활성 분위기 (질소, 아르곤)에서도 작업을 할 수 있다.
동일한 소결 주기가 본 발명의 여러가지 내화 재료의 조성물을 치밀화하는 SPS를 위한 기준으로서 사용될 수 있고, 소결 대상인 구성 성분의 내화 특성의 함수로서 최종 소결 온도만 변형되어진다.
소결 주기를 위해 선택되는 온도 매개변수는 예를 들어, 3분 동안에 600℃로 상승시키고, 이어서 소결 온도를 100℃/분 속도로 1600℃로 상승시키며, 다음에 5분 동안 그 온도를 유지한 후에 최종적으로 30분 내에 600℃로 강하시킨 후에 가열을 중지할 수 있다.
소결 주기 중에 온도 상승의 시작점부터 600℃까지 40 Mpa의 압력을 서서히 적용하여 소결 후 재료에서 잔존하는 기공의 대부분을 밀폐하고 불균일한 치밀화를 방지할 수 있다. 따라서, 소결의 시작점부터, 전체적으로 치밀하고 과립체 간의 접촉이 최적화된 재료를 얻는 것이 가능하다.
냉각 제어는 열원의 잔류응력을 완화시키고 재료에서의 크랙과 마이크로크랙의 존재를 피할 수 있다..
사용되는 몰드 또는 피스톤은 흑연으로 만들어진 것이고 조성물로부터 흑연시트에 의해 컴팩트한 분말 형태로 분리되어 어떠한 점착결합도 방지된다.
열구조 복합재 (예를 들어 C/C 또는 CMC) 또는 부정형 SiC의 기질로 이루어지는 부품 주위를 SPS로 보호 피막을 제조할 때 그 부품의 기질은 소결 몰드에서 분말층 (본 발명의 재료를 만드는 구성 성분의 분말 혼합물에 해당)위에 배치되고, SPS에 의해 형성된 부품의 중심에 모두 있도록 하기 위해 동일한 분말로 피복된다. 그럼에도 불구하고 원한다면 표면의 일부만을 보호할 필요가 있을 때 부품의 기질 표면의 일부를 본 발명의 재료로 피복시키는 것이 필요하다.
본 발명의 산화성 매질에서 고온에 견디는 내화 재료의 부정형 부품 및 보호 피막은 또한,
표준 소결;
플라즈마 스퍼터링;
열간 가압;
물리적 증기 증착 (PVD);
슬립의 사용; 또는
침지법에 의해서 만들 수 있다..
C/C 복합 재료로 만들어진 기질로 이루어지는 부품에 대해, SiC 층 및 ZrC 또는 HfC 층은 기질과 초내화 피막 사이에서 형성될 수 있고, SiC 층은 상기 부품의 기질의 C/C 복합재에 가깝게 형성되어 있으며, ZrC 또는 HfC의 층은 SiC 층과 보호 피막 사이에 삽입되어 있다.
SiC 및 ZrC 또는 HfC의 층은 슬립을 사용하여 형성할 수 있다. 또한, SiC 및 ZrC 또는 HfC 층은 최소한 규소를 원자백분율 또는 원자비로 5% 내지 2/3의 범위로, 그리고 WO 2009/081006의 문헌(참고로 그 내용은 여기에 병합되어 있음)에 기재된 바와 같이 최소한 지르코늄을 1/3 내지 95%의 범위로 함유하는 용융된 반응성 조성물을 사용하여, 부품의 기질의 C/C 재료를 함침시켜 형성할 수 있다. 규소 및 지르코늄은 금속의 용융 온도 보다 높은 온도로 처리되는 재료의 탄소와 반응한다. 이것은 하나의 동작으로 기질의 탄소 위에 SiC의 제1상과 이어서 SiC의 층 위에 ZrC 또는 HfC의 제2상으로 된 2개의 탄화물상을 형성할 수 있다.
조성물 재료를 보호할 때 복합 재료에 또는 SiC 및 ZrC 또는 HfC 층에 본 발명의 초내화 보호 피막을 침지, 슬립의 사용 또는 흡입 초미세 분말(SSP)을 수행하여 고정시키는 것이 가능하다.
본 발명의 내화 재료의 효능을 확인하기 위해서 C/C 복합 재료의 시료에 관한 테스트를 수행하였다.
도 1의 사진은 50부피%의 HfB2, 25부피%의 HfC, 및 25부피%의 TaB2를 포함하는 보호층 (20)으로 피복되어 있는 C/C 복합 재료의 기질 (10)에 대해 얻어진 결과를 나타낸 것이다. 이러한 방식으로 구성된 시편을 부식성 분위기에서 2200℃의 열적 환류에 노출사켰다. 보호층 (20)의 정상부(20a)만 산화되었고, 그 하층부(20b)는 손상되지 않은 상태로 남아있는 것을 알 수 있다. 결과적으로 C/C 기질 (10)은 완전히 보호되었다.
도 2의 사진은 표면 위에 SiC상 (31)과 ZrC상 (32)을 가지는 C/C 복합 재료의 기질 (30)로부터 얻어진 다중층 재료를 나타낸 것으로, 상기 기질은 또한 50부피%의 HfB2, 25부피%의 HfC 및 25부피%의 TaB2를 포함하는 보호층 (40)으로 피복되어 있다.
아래에 주어진 표는 아래의 재료들 간의 SiC의 활성산화 온도 (약 2000℃)에서 부식 시험 도중에 측정한 수축 속도를 나타낸 것이다:
50부피%의 HfB2, 25부피%의 HfC 및 25부피%의 TaB2을 포함하는 본 발명에 따른 재료;
ZrB2-ZiC (20%의 부피)계 조성물보다 양호한 내부식성을 갖는 ZrB2-SiC-Y2O3의 참고 조성물을 포함하는 초내화 재료; 및
열구조 C/SiC 복합 재료.
다음의 표는 본 발명의 재료가 C/SiC 재료보다 양호하고, 잘 수행하고 참고로 하는 초내화 재료 (ZrBr2-20부피% SiC-20부피% Y2O3)보다 양호하게 수행한다는 것을 보여주고 있다.
Figure pct00001
10: 기질
20, 40: 보호층
20a: 정상부
20b: 하층부
31: SiC상
32: ZrC상

Claims (13)

  1. 산화성 매질에서 고온에 견디는 내화 재료로서, 이 재료는 하나 이상의 붕소화하프늄과 붕소화탄탄륨을 포함하되 상기 재료에서 하프늄 및 탄탈륨은 오직 화합물 형태로만 존재하는 것을 특징으로 하는 내화 재료.
  2. 제1 항에 있어서, 재료는 붕소를 추가로 포함하고 탄탈륨에 대한 하프늄의 원자비가 정확히 1 초과 및 10 미만(1<nHf/nTa<10)인 반면에 탄탈륨에 대한 붕소의 원자비는 5.4 이상 (nB/nTa=5.4)인 것을 특징으로 하는 내화 재료.
  3. 제1 항 또는 제2 항에 있어서, 재료는
    50부피%의 HfB2;
    25부피%의 HfC; 및
    25부피%의 TaB2를 함유하는 것을 특징으로 하는 내화 재료.
  4. 산화성 매질에서 고온에 견디는 내화 부품으로서, 이 부품은 제1 항 내지 제3 항 중 어느 한 항에 따른 내화 재료로 구성되는 것을 특징으로 하는 내화 부품.
  5. 정해진 재료로 만들어진 기질로 이루어지는 부품으로서, 상기 부품은 산화성 매질에서 고온에서 보호를 위한 보호 피막이 제공되어 있되, 상기 보호 피막은 제1 항 내지 제4항 중 어느 한 항에 따른 내화 재료로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 부품.
  6. 제5 항에 있어서, 기질은 탄화규소계 부정형 세라믹 재료 또는 탄소계 부정형 재료 또는 탄화규소로 이루어지는 세라믹 매트릭스 복합 재료로 만들어진 것을 특징으로 하는 부품.
  7. 제5 항에 있어서, 기질은 C/C 복합 재료로 만들어진 것을 특징으로 하는 부품.
  8. 제7 항에 있어서, 추가로 상기 부품의 기질의 C/C 복합 재료와 가까운 탄화규소 층으로 이루어지고 탄화규소층과 보호 피막 사이에 탄화지르코늄 또는 탄화하프늄층이 삽입되는 있는 것을 특징으로 하는 부품.
  9. 산화성 매질에서 고온을 견디는 내화 재료로부터 부품을 제조하는 방법으로, 이 방법은
    하나 이상의 붕소화하프늄과 붕소화탄탈륨을 함유하는 조성물을 제조하되 상기 조성물에서 하프늄과 탄탈륨은 오직 화합물 형태로만 존재하는 단계; 및
    상기 조성물을 성형하고 상기 조성물을 치밀화하는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 방법.
  10. 정해진 재료로 만들어진 기질로 이루어지는 부품에 산화성 매질에서 고온을 견디는 보호층을 제조하는 방법으로서, 상기 방법은
    하나 이상의 붕소화하프늄과 붕소화탄탈륨을 포함하는 조성물을 부품에 적용하되, 상기 조성물에서 하프늄과 탄탈륨은 오직 화합물 형태로만 존재하는 단계; 및
    상기 조성물을 치밀화하는 단계로 이루어진 것을 특징으로 하는 방법.
  11. 제10 항에 있어서, 기질은 탄화규소계 부정형 세라믹 재료 또는 탄소계 부정형 재료, 또는 탄화규소로 이루어지는 세라믹 매트릭스 복합 재료로 만들어지는 것을 특징으로 하는 방법.
  12. 제10 항에 있어서, 기질은 C/C 복합 재료로 만들어지는 것을 특징으로 하는 방법.
  13. 제12 항에 있어서, 상기 부품의 기질의 C/C 복합 재료에 가깝게 탄화규소층을 형성하는 단계와 탄화규소층과 보호층 사이에 탄화지르코늄 또는 탄화하프늄의 층을 형성하는 단계를 추가로 포함하여서 되는 것을 특징으로 하는 방법.

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Families Citing this family (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10954167B1 (en) * 2010-10-08 2021-03-23 Advanced Ceramic Fibers, Llc Methods for producing metal carbide materials
DE102011081264A1 (de) * 2011-08-19 2013-02-21 Wacker Chemie Ag Vernetzbare Massen auf Basis von organyloxysilanterminierten Polymeren
CN104529456B (zh) * 2014-12-03 2017-03-22 武汉理工大学 一种B4C‑HfB2高温共晶自生复合陶瓷的制备方法
CN106699233B (zh) * 2016-11-23 2020-08-25 中南大学 含化学气相共沉积硼化锆/铪-硼化钽的复合涂层及其制备方法
IT201800010441A1 (it) * 2018-11-20 2020-05-20 Consiglio Nazionale Ricerche Procedimento per ottenere ceramici ultra-refrattari compositi rinforzati con fibre
CN113045339B (zh) * 2020-10-30 2022-07-26 南京航空航天大学 C-C复合材料表面抗氧化ZrB2-SiC-Y2O3-SiC涂层及其制备方法
US11866377B2 (en) 2021-04-21 2024-01-09 Honeywell International Inc. High temperature interfaces for ceramic composites
CN113248261B (zh) * 2021-06-16 2022-05-10 北京理工大学 一种二硅化钼包覆硼化钽-碳化铪球形粉体及其制备方法
FI4129958T3 (fi) * 2021-08-03 2024-03-26 Fraunhofer Ges Forschung Menetelmä pinnoitettujen substraattien valmistamiseksi sekä pinnoitettu substraatti ja sen käyttö
CN113956050A (zh) * 2021-10-11 2022-01-21 南京航空航天大学 C-C复合材料表面耐烧蚀ZrB2-SiC-La2O3-SiC涂层及其制备方法
CN115636674A (zh) * 2022-10-27 2023-01-24 广东工业大学 一种高硬度和高韧性的氮化硅轴承球及其制备方法和应用
CN116082053B (zh) * 2023-02-24 2024-05-03 中南大学 一种陶瓷改性碳/碳复合材料的快速制备方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5579852A (en) * 1978-12-07 1980-06-16 Agency Of Ind Science & Technol High strength, high density hard material
JPS55128560A (en) * 1979-03-27 1980-10-04 Agency Of Ind Science & Technol Boride based ultrahard heat resistant material
JPH11314985A (ja) * 1998-04-30 1999-11-16 Kawasaki Heavy Ind Ltd 耐熱・耐酸化性炭素繊維強化炭素材料
US7854912B1 (en) * 2007-03-23 2010-12-21 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy High strength Zr (Hf or Ti)-Ta-B ceramics

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1384883A (en) * 1972-01-11 1975-02-26 Inst Metallurg Im Aa Baikova A Method for applying nonmetallic coatings
JPS5837274B2 (ja) * 1980-08-26 1983-08-15 工業技術院長 高強度複合焼結材料
JPS59232970A (ja) * 1983-05-13 1984-12-27 三菱マテリアル株式会社 耐摩耗性のすぐれたサイアロン基セラミツクス
JPS63282166A (ja) * 1987-05-11 1988-11-18 Agency Of Ind Science & Technol 高密度金属ホウ化物基セラミックス焼結体
US5036028A (en) * 1988-05-03 1991-07-30 Agency Of Industrial Science And Technology High density metal boride-based ceramic sintered body
RU2082694C1 (ru) * 1992-12-18 1997-06-27 Государственный научно-исследовательский институт конструкционных материалов на основе графита Способ получения защитных покрытий на материалах и изделиях с углеродсодержащей основой
JP3700010B2 (ja) * 1994-11-24 2005-09-28 中部電力株式会社 プラズマアーク電極材料
JP2002201033A (ja) * 2000-12-28 2002-07-16 Canon Inc 光学素子成形用型
US7722421B2 (en) * 2006-03-31 2010-05-25 General Electric Company High temperature ceramic composite for selective emission
DE102006035792A1 (de) * 2006-07-28 2008-01-31 Patent-Treuhand-Gesellschaft für elektrische Glühlampen mbH Glühlampe mit einem carbidhaltigen Leuchtkörper
FR2925044B1 (fr) 2007-12-13 2010-03-12 Snecma Propulsion Solide Procede de realisation d'une couche de carbure refractaire sur une piece en materiau composite c/c.
CN101306959B (zh) * 2008-07-07 2011-05-18 中国人民解放军国防科学技术大学 耐超高温陶瓷涂层的制备方法
US8673794B1 (en) * 2009-08-28 2014-03-18 Lockheed Martin Corporation Multiphase eutectic ceramics
US8865301B2 (en) * 2012-01-26 2014-10-21 The United States Of America, As Represented By The Secretary Of The Navy Refractory metal boride ceramics and methods of making thereof

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5579852A (en) * 1978-12-07 1980-06-16 Agency Of Ind Science & Technol High strength, high density hard material
JPS55128560A (en) * 1979-03-27 1980-10-04 Agency Of Ind Science & Technol Boride based ultrahard heat resistant material
JPH11314985A (ja) * 1998-04-30 1999-11-16 Kawasaki Heavy Ind Ltd 耐熱・耐酸化性炭素繊維強化炭素材料
US7854912B1 (en) * 2007-03-23 2010-12-21 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy High strength Zr (Hf or Ti)-Ta-B ceramics

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