비파괴 초음파 측정법을 이용한 탄소/탄소 브레이크 디스크의 특성평가 = Evaluation of characteristic for Carbon/Carbon brake Using Ultrasonic Testing

국문 초록 (Abstract)

탄소/탄소 브레이크 디스크는 탄소 메트릭스에 함침된 탄소섬유로 구성된 기존재료들에 비해 분명한 이점이 있다. 탄소/탄소 브레이크는 우주항공과 자동차 응용분야에 사용되어왔다. 게다가, 탄소/탄소 복합재료는 저밀도, 고온전도도, 훌륭한 기계적 성질 등을 가지고 있다. 이러한 성질들은 항공기와 자동차 브레이크 디스크에 이상적인 재료이다. 하지만，다단 계의 공정에 의해 제작된 탄소/탄소 복합재료는 미세기공，불균질성 등이 존재한다. 이러한 것들을 검사하기위해 비파괴 검사가 필수적이라 생각한다. 많은 비파괴 평가 방법 중 몇가지 초음파 평가법을 수행하였다. 물과 같은 스며드는 접촉매질 때문에, 재료의 성질과 부품 의 균질성을 평가하기위해 비접촉 비파괴 평가 방법을 시도하였다. 이번 연구에서, 탄소/탄소 복합재료는 자동 인식 스캐너 사용하여 비접촉과 접촉 초음파 측정방법으로 평가하였다. 특히, 탄소/탄소 복합재료에 대한 초음파 이미지와 속도는 비첩촉 및 접촉식 초음파 측 정방법이 일치됨을 알 수 있었다. 초음파 펄스의 amplitude와 비행시간을 기초로한 저주파수 투과법 스캔은 재료의 특성 중 불균질성을 도식하는데 사용되었다. 드라이커플링 초음파 측정법, 수침속에서의 투과법, 피크지연측정법을 통해 획득된 결과를 비교하였다. 결론적으로, 피크지연측정법을 사용한 결과는 펄스 오버랩방법의 초음파 속도와 잘 일치하였다. 초음파 측정법은 결함발견 뿐만아니라 재료의 특성평가에도 유용하다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

Carbon/carbonft(C/C) brake disks have obvious advantages in comparison with conventional materials, which are consisting of carbon fibers embedded in a carbon matrix. The C/C brake disks have become to be utilized as parts of aerospace and automotive application. In addition, C/C composites feature low density, high thermal conductivity, excellent mechanical properties and so on. These characteristics make ideal materials for aircraft and automotive brake disks. However, We consider that C/c composites material may be micro void, inhomogeneity, and so on because of C/C composites included many manufacturing process. For evaluating these. We think that nondestructive evaluation(NDT) is necessary under manufacturing processes. We performed several ultrasonic testings of many NDT. Because of permeation of coupling medium such as water, we try to perform contact-less nondestructive evaluation to assess material properties and part homogeneity. In this work, a C/C composite material was evaluated both non-contact and contact ultrasonic methods using automated acquisition scanner. Especially, ultrasonic images and velocities for C/C composite brake disk was measured and found to be consistent to some degree with the non-contact and contact ultrasonic measurement methods. Low frequency through-transmission scans based on both amplitude and time-of-flight of the ultrasonic pulse were used for mapping out the inhomogeneity of material properties. Measured results were compared with those obtained by the system with using dry-coupling ultrasonics measurement method, through-transmission method in immersion and peak-delay measurement method. Finally. results using a proposed peak-delay measurement method well corresponded to ultrasonic velocities of the pulse overlap method. Ultrasonic testing is very useful in detecting the defect as well as evaluating characteristic of materials.