한국어
메뉴

고온 재료와 크리프

1000℃를 넘는 고온의 공기 중에서 사용하는 내열 합금의 보호 피막에 대한 설명으로 옳은 것은 무엇인가?

  1. ACr₂O₃ 피막은 어떤 온도에서도 휘발하지 않으므로, 1000℃ 이상에서는 Al₂O₃ 피막보다 항상 보호성이 높다
  2. BCr₂O₃ 피막은 약 1000℃ 이상에서 휘발성의 CrO₃가 되어 줄어들기 쉬우므로, 더 고온에서는 Al₂O₃ 피막을 만드는 합금이 사용된다
  3. C보호 피막은 빠르고 두껍게 성장할수록 보호성이 높으므로, 포물선 속도 상수가 큰 산화물을 만드는 합금을 선택한다
정답과 해설 보기

정답: B. Cr₂O₃ 피막은 약 1000℃ 이상에서 휘발성의 CrO₃가 되어 줄어들기 쉬우므로, 더 고온에서는 Al₂O₃ 피막을 만드는 합금이 사용된다

고온의 보호 피막에는 치밀하고, 내부의 확산이 느리며(포물선 속도 상수가 작으며), 모재에 잘 밀착할 것이 요구되며, 대표적인 것은 Cr₂O₃, Al₂O₃, SiO₂입니다. Cr₂O₃는 약 1000℃까지는 좋은 보호 피막이지만, 그보다 고온의 산화성 분위기에서는 CrO₃ 기체가 되어 휘발하여 피막이 얇아집니다. Al₂O₃는 성장이 더욱 느리고 고온까지 안정하므로, Ni기 초내열합금, 열차폐 코팅의 본드 코트, Fe-Cr-Al 전열선 등에서는 Al₂O₃를 만들게 합니다. 소량의 Y나 Hf를 첨가하면 피막의 밀착성이 올라갑니다(활성 원소 효과). 피막이 빠르고 두껍게 성장한다는 것은 금속이 빠르게 소비된다는 뜻으로, 보호성이 높은 것과는 반대입니다.

오류 신고

이 분야 풀기 분야 페이지로

고온 재료와 크리프의 다른 문제

  1. 가스 터빈의 블레이드에 입히는 열차폐 코팅(TBC)의 구성에 대한 설명으로 옳은 것은 무엇인가?
  2. 열차폐 코팅의 톱 코트(두께 250 µm, 열전도율 1.2 W/(m·K))를 1.0 MW/m²의 열유속이 두께 방향으로 균일하게 통과하고 있다. 정상 상태의 1차원 열전도로 볼 때, 톱 코트의 앞면과 뒷면의 온도차에 가장 가까운 것은 무엇인가?
  3. 일정한 하중과 온도에서 측정한 크리프 곡선(변형률과 시간의 관계)의 세 단계에 대한 설명으로 옳은 것은 무엇인가?
  4. 어떤 내열 합금의 정상 크리프 속도는 멱법칙 ε̇ = Aσⁿexp(−Q/RT)를 따르며, 응력 지수는 n = 5이다. 온도를 바꾸지 않고 응력을 20% 올리면 정상 크리프 속도는 대략 몇 배가 되는가?
  5. 정상 크리프 속도가 ε̇ = Aσⁿexp(−Q/RT)를 따르고, 활성화 에너지가 Q = 300 kJ/mol인 합금이 있다. 응력을 바꾸지 않고 온도를 1000 K에서 1050 K로 올리면 정상 크리프 속도는 대략 몇 배가 되는가? R = 8.314 J/(mol·K)로 한다.