| 초록 |
최근 우주 항공에 대한 관심이 높아지면서 우주 및 극한 환경에서 견딜 수 있는 소재에 대한 연구가 활발히 이루어지고 있다. 특히 탄소섬유를 활용한 금속 기지 복합소재는 탄소섬유의 낮은 열팽창률과 경량성, 높은 열전도도 등의 특성과 고온에서의 내열성을 갖는 금속의 특성을 가지고 있어 인공위성의 정밀위치제어, 탐사 로봇 부품 등에 매우 적합하다. 하지만 대부분의 선행 연구에서는 불연속적인 단섬유 형태의 탄소섬유를 금속기지재에 분산시켜 제조하였으며, 섬유 방향에 따라 열팽창계수가 다른 탄소섬유의 일방향성으로 인해 고온에서의 열 안정성이 기대에 미치지 못하였다. 또한 보강재와 기지재의 계면 반응 특성은 탄소섬유 강화 금속복합소재의 제조에 있어서 기계적 특성에 영향을 미치는 중요한 요소가 되며, 특히 Al과 탄소섬유의 반응으로 인해 생성되는 카바이드 생성 유무에 따라 복합소재의 물성이 좌우되었다. 본 연구에서는 금속과 직물 탄소섬유를 적층한 복합소재의 제조를 통해 섬유의 축 방향과 횡 방향으로의 열팽창을 제어하고자 하였다. 또한 빠른 승온속도를 가지는 Spark Plasma Sintering(SPS) 공정을 통하여 제조된 복합재의 계면 반응 특성을 미세구조 분석을 통하여 알아보고 기계적 강도 측정을 실시하였다. 그 결과, 직물 탄소섬유의 부피비가 증가할수록 향상된 기계적 강도를 가지며, 특히 고온에서의 열적 안정성이 매우 우수함을 알 수 있었다. 이는 직물로 된 탄소섬유가 단섬유 형태의 탄소섬유보다 금속의 열팽창 제어를 효과적으로 할 수 있음을 나타낸다. 본 연구에서는 층상형 구조를 갖는 탄소섬유 강화 알루미늄 복합소재의 계면과 기계적 물성과의 상관관계를 관찰하고자 하였다. |
