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$Al_2O_3$ 세라믹스 열충격에 미치는 냉각 조건의 영향
Effect of Cooling Rate on Thermal Shock Behavior of Alumina Ceramics

한봉석    (연세대학교 세라믹공학과   ); 이홍림    (연세대학교 세라믹공학과   ); 전명철    (포항산업과학연구원 기능세라믹스팀  );
  • 초록

    Thermal shock behavior of alumina ceramics were studied by quenching the heated alumina specimen into the water of various temperatures over 0~10 $0^{\circ}C$ . The critical thermal shock temperature difference ( Tc) of the specimen decreased almost linearly from 275 $^{\circ}C$ to 20 $0^{\circ}C$ with increase in the cooling water temperature over 0~6 $0^{\circ}C$ . It is probably due to the increase of the maximum cooling rate which is dependent of the convection heat transfer coefficient. The convection heat transfer coefficient is a function of the temperature of the cooling water. However, the critical thermal shock temperature difference( Tc) of the specimen increased at 25 $0^{\circ}C$ over 80~10 $0^{\circ}C$ due to the film boiling of the cooling water. The maximum cooling rate, which brings about the maximum thermal stress of the specimen in the cooling process, was observed to increase linearly with the increase in the quenching temperature difference of the specimen due to the linear relationship of the convection heat transfer coefficient with the water temperature over 0~6 $0^{\circ}C$ . The critical maximum cooling rate for thermal shock fracture was observed almost constant to be about 260 $\pm$ 1 $0^{\circ}C$ /s for all water temperatures over 0~6 $0^{\circ}C$ . Therefore, thermal shock behavior of alumina ceramics is greatly influenced by the convection heat transfer coefficient of the cooling water.


  • 주제어

    Thermal shock .   Cooling rate .   Thermal stress .   Convection heat transfer coefficient.  

  • 참고문헌 (9)

    1. Heat Transmission during Thermal Shock Testing of Ceramics , T. Nishikawa;T. Gao;M. Hibi;M. Tatatsu , J. Mat. Sci. / v.29,pp.213-217,
    2. M. Necatiozisik , Heat Transfer a Basic Approach / v.,pp.491-493,
    3. Thermal Shock by Water Quench:Numerical Simulation , J. C. Glandus;V. Tranchand , Thermal Shock and Thermal Fatigue Behavior of Advanced Ceramics / v.,pp.307-316,
    4. Analysis of Effect of Heat-Transfer Variables on Thermal Stress Resistance of Brittle Ceramics Measured by Quenching Experiments , J. P. Singh;J. R. Thomas;D. P. H. Hasselman , J. Am. Ceram. Soc. / v.63,pp.140-144,
    5. 이홍림 , 내화물공학 / v.,pp.94-100,
    6. Effect of Water Bath Temperature on the Thermal Shock of Al₂O₃ , Paul F. Becher , J. Am. Ceram. Soc. / v.,pp.C17-C18,
    7. Factors Affecting Thermal Stress Resistance of Ceramic Materials , W. D. Kingery , J. Am. Ceram. Soc. / v.28,pp.3-15,
    8. Thermal Shock Behavior of Ceramics and Ceramic Composites , H. Wang;R. N. Singh , Int. Mat. Reviews / v.39,pp.228-244,
    9. 이정오(역);박회용(역) , 열전달 / v.,pp.21-24,

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    1. 1993 "유한 차분 모델을 이용한 알루미나의 열피로 수명 예측" 요업학회지 = Journal of the Korean Ceramic Society 30 (3): 229~235    
    2. 1994 "알루미나 세라믹스의 반복 피로 수명 예측을 위한 응력 모델" 요업학회지 = Journal of the Korean Ceramic Society 31 (10): 1141~1146    
    3. 1997 "$MgO-Al_2O_3-SiO_2$계를이용한 상압소결 SiC의 접합" 요업학회지 = Journal of the Korean Ceramic Society 34 (7): 781~789    
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    10. 2001 "유한요소법을 이용한 LD - 전로의 노저부 형상에 따른 응력분포의 해석" 한국세라믹학회지 = Journal of the Korean Ceramic Society 38 (9): 829~833    
  • 이홍림 (81)

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