세라믹 터빈 복합재료의 크립 변형 예측 및 요소별 영향 해석

Prediction on the Creep Deformation of Ceramic Turbine しomposite Materials and Analysis on the Influence of its Constituents

본 연구는 복합 재료의 구성 요소인 강화 섬유와 기지 각각에 대하여 크립 지배 방정식을 도출하고, 유한 요소 해석 모델링 방법을 이용하여 세라믹 터빈 복합재료의 크립 변형 및 거동을 예즉하고, 각 요소별 특성의 변화에 따른 영향을 조사하였다. 기지의 prim ary 크립 거동, fiber volum e fraction, 그리고 강화 섬유와 기지 간의 열팽창 차이 에 의 한 잔류 응력 의영향 등을 고려하였는데, 해석 결과 복합재료의 prim ary 크립 거동은 기지의 prim ary 크립 특성에 큰 영향을 받으며, 반면에 p ost- prim ary 크립 거동은 강화 섬유의 크립 특성에 보다 큰 영향을 받는 것으로 나타났다. Fiber volum e fraction을 3 0 % 에서 15%로 감소할 경우 크립 변형 속도는 약 2배 정도 증가하였고, 총 크립 변형률은 약 70% 정도 증가하는 것으로 예측되 었다. S iC /S i3N 4 세라믹 복합재료 소결시 섬 유와 기 지간의 열팽창 차이로 기 지내에는 압축 잔류 응력이 발생하고, 이로 인하여 복합재료의 초기 크립 변형이 크게 억제될수 있으나, 계면간에 debonding이 발생하여 잔류 응력의 영향이 무시될 경우에는 크립 변형이 약 30% 정도 증대되는 것으로 나타났다.