일반적으로 다공질 SiC 세라믹스를 제조하기 위해서는 SiC 분말을 고온에서 소결하여 제조하였다. 본 연구에서는 기존의 실험과는 다르게 새롭게 개발된 세라믹 전구체를 사용하여 저온에서 열분해하는 공정으로 다공질 SiC 세라믹스를 제조하고, 템플레이트(...
일반적으로 다공질 SiC 세라믹스를 제조하기 위해서는 SiC 분말을 고온에서 소결하여 제조하였다. 본 연구에서는 기존의 실험과는 다르게 새롭게 개발된 세라믹 전구체를 사용하여 저온에서 열분해하는 공정으로 다공질 SiC 세라믹스를 제조하고, 템플레이트(template, 기공형성제) 함량과 열분해 온도라는 두 가지 실험 조건을 변화시켜서 템플레이트 함량과 열분해 온도가 다공질 SiC 세라믹스의 물성과 미세조직에 미치는 영향을 고찰하였다.
세라믹 전구체인 폴리카보실란(polycarbosilane) 원료분말에 템플레이트로 microbead를 40 ~ 90 wt.% 첨가하여 일축가압성형 (uniaxial pressing)공정으로 성형한 시편을 1100 ~ 1400℃에서 저온 열분해함으로서 다공질 SiC 세라믹스를 제조하였고, 제조된 다공질 세라믹스의 물성과 미세구조를 고찰하였다.
일반적으로 다공질 세라믹스의 제조방법은 템플레이트법, 복제(replication)법 및 발포(direct foaming)법의 세 가지 방법으로 나눌 수 있다. 템플레이트법은 카본(carbon), 라텍스, 고분자 미세구 등의 템플레이트를 출발원료와 같이 혼합하여 압출 또는 일축가압 성형법으로 성형체를 제조한 후에 열처리공정으로 템플레이트를 분해 또는 태워버리는 방법으로 다공질 세라믹스를 제조하는 공정이다. 복제법은 고분자 스펀지에 슬러리를 코팅하고, 건조공정 및 열처리 공정을 거침으로서 고분자 스펀지를 열분해 시켜 다공질 세라믹스를 제조하는 공정이다. 발포법은 세라믹 슬러리(slurry)이나 세라믹 전구체에 기체 또는 기체를 발생시키는 발포제를 혼합하여 응고시킨 후, 건조공정 및 소결공정을 거침으로서 기공을 형성시키는 공정이다.
본 연구는 출발원료로 세라믹 전구체와 템플레이트를 사용하고, 저온 열분해를 통해 다공질 SiC 세라믹스를 제조하는 새로운 공정에 대해 고찰하였다. 이 공정은 넓은 의미에서 템플레이트법에 속하지만 기존의 템플레이트법과는 다르게 모재로서 SiC 분말이 아닌 세라믹 전구체를 사용하여 다공질 SiC 세라믹스를 제조하는 새로운 공정이다. 다공질 SiC 세라믹스의 제조시에 일반적으로 1800 ~ 2000℃의 고온 소결 온도가 요구된다. 하지만 본 연구에 이용된 공정은 간단한 일축가압성형 후 저온 열분해(1100 ~ 1400℃)를 통해 다공질 SiC 세라믹스의 제조가 가능하다는 점에서 공정에 소요되는 시간과 경제적 비용을 줄일 수 있었다.
기공률은 템플레이트 햠량이 증가하고, 열분해 온도가 낮아짐에 따라 증가하였다. 기공률과 대조적으로 곡강도와 압축강도는 템플레이트 함량이 감소하고, 열분해 온도가 높아짐에 따라 증가하였다. 열분해 온도가 높아짐에 따라 추가적인 치밀화가 일어났고, 열분해 온도가 1400℃ 일 때 약간의 β-SiC 결정화가 관찰되었다.
다공질 SiC 세라믹스의 기공률은 템플레이트 함량과 열분해 온도를 제어함으로서 56 ~ 87% 범위에서 제어가 가능하였고, 기공률이 56% 일 때, 곡강도와 압축강도는 62 MPa 및 133 MPa 이었다.
본 연구를 통해 일축가압성형이라는 간단한 성형공정으로 고강도 다공질 SiC 세라믹스를 저온 제조할 수 있다는 것을 확인하였다.
일반적으로 다공질 SiC 세라믹스를 제조하기 위해서는 SiC 분말을 고온에서 소결하여 제조하였다. 본 연구에서는 기존의 실험과는 다르게 새롭게 개발된 세라믹 전구체를 사용하여 저온에서 열분해하는 공정으로 다공질 SiC 세라믹스를 제조하고, 템플레이트(template, 기공형성제) 함량과 열분해 온도라는 두 가지 실험 조건을 변화시켜서 템플레이트 함량과 열분해 온도가 다공질 SiC 세라믹스의 물성과 미세조직에 미치는 영향을 고찰하였다.
세라믹 전구체인 폴리카보실란(polycarbosilane) 원료분말에 템플레이트로 microbead를 40 ~ 90 wt.% 첨가하여 일축가압성형 (uniaxial pressing)공정으로 성형한 시편을 1100 ~ 1400℃에서 저온 열분해함으로서 다공질 SiC 세라믹스를 제조하였고, 제조된 다공질 세라믹스의 물성과 미세구조를 고찰하였다.
일반적으로 다공질 세라믹스의 제조방법은 템플레이트법, 복제(replication)법 및 발포(direct foaming)법의 세 가지 방법으로 나눌 수 있다. 템플레이트법은 카본(carbon), 라텍스, 고분자 미세구 등의 템플레이트를 출발원료와 같이 혼합하여 압출 또는 일축가압 성형법으로 성형체를 제조한 후에 열처리공정으로 템플레이트를 분해 또는 태워버리는 방법으로 다공질 세라믹스를 제조하는 공정이다. 복제법은 고분자 스펀지에 슬러리를 코팅하고, 건조공정 및 열처리 공정을 거침으로서 고분자 스펀지를 열분해 시켜 다공질 세라믹스를 제조하는 공정이다. 발포법은 세라믹 슬러리(slurry)이나 세라믹 전구체에 기체 또는 기체를 발생시키는 발포제를 혼합하여 응고시킨 후, 건조공정 및 소결공정을 거침으로서 기공을 형성시키는 공정이다.
본 연구는 출발원료로 세라믹 전구체와 템플레이트를 사용하고, 저온 열분해를 통해 다공질 SiC 세라믹스를 제조하는 새로운 공정에 대해 고찰하였다. 이 공정은 넓은 의미에서 템플레이트법에 속하지만 기존의 템플레이트법과는 다르게 모재로서 SiC 분말이 아닌 세라믹 전구체를 사용하여 다공질 SiC 세라믹스를 제조하는 새로운 공정이다. 다공질 SiC 세라믹스의 제조시에 일반적으로 1800 ~ 2000℃의 고온 소결 온도가 요구된다. 하지만 본 연구에 이용된 공정은 간단한 일축가압성형 후 저온 열분해(1100 ~ 1400℃)를 통해 다공질 SiC 세라믹스의 제조가 가능하다는 점에서 공정에 소요되는 시간과 경제적 비용을 줄일 수 있었다.
기공률은 템플레이트 햠량이 증가하고, 열분해 온도가 낮아짐에 따라 증가하였다. 기공률과 대조적으로 곡강도와 압축강도는 템플레이트 함량이 감소하고, 열분해 온도가 높아짐에 따라 증가하였다. 열분해 온도가 높아짐에 따라 추가적인 치밀화가 일어났고, 열분해 온도가 1400℃ 일 때 약간의 β-SiC 결정화가 관찰되었다.
다공질 SiC 세라믹스의 기공률은 템플레이트 함량과 열분해 온도를 제어함으로서 56 ~ 87% 범위에서 제어가 가능하였고, 기공률이 56% 일 때, 곡강도와 압축강도는 62 MPa 및 133 MPa 이었다.
본 연구를 통해 일축가압성형이라는 간단한 성형공정으로 고강도 다공질 SiC 세라믹스를 저온 제조할 수 있다는 것을 확인하였다.
Microcellular SiC ceramics with a uniform and well distributed porosity were fabricated by pyrolysis of polycarbosilane at a temperature of 1100 ~ 1400oC for 1 h in Ar atmosphere. The influence of PMMA microbeads (as template) content (40 - 90 wt. %) on strength properties was assessed. The porosity...
Microcellular SiC ceramics with a uniform and well distributed porosity were fabricated by pyrolysis of polycarbosilane at a temperature of 1100 ~ 1400oC for 1 h in Ar atmosphere. The influence of PMMA microbeads (as template) content (40 - 90 wt. %) on strength properties was assessed. The porosity ranged from 56-87%, based on the template content and pyrolysis temperature. Typically, a spherical pore of 2.0-2.2 µm was obtained with 60 wt. % template at 1400oC. The cell density and porosity increased with template content, while a microstructure of reduced pore size with strong strut was obtained with increase in temperature. The flexural strength or compressive strength decreased with template content and increased with temperature. However, our results indicate a strong dependence of strength on porosity than temperature. The highest flexural strength of ~55 MPa and compressive strength of ~100 MPa were achieved with 40 wt. % template content that rendered ~56% porosity at 1400oC.
Microcellular SiC ceramics with a uniform and well distributed porosity were fabricated by pyrolysis of polycarbosilane at a temperature of 1100 ~ 1400oC for 1 h in Ar atmosphere. The influence of PMMA microbeads (as template) content (40 - 90 wt. %) on strength properties was assessed. The porosity ranged from 56-87%, based on the template content and pyrolysis temperature. Typically, a spherical pore of 2.0-2.2 µm was obtained with 60 wt. % template at 1400oC. The cell density and porosity increased with template content, while a microstructure of reduced pore size with strong strut was obtained with increase in temperature. The flexural strength or compressive strength decreased with template content and increased with temperature. However, our results indicate a strong dependence of strength on porosity than temperature. The highest flexural strength of ~55 MPa and compressive strength of ~100 MPa were achieved with 40 wt. % template content that rendered ~56% porosity at 1400oC.
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.