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문제 정의
- SiC의 상전이와 Al2O3+Y2O3를 첨가하여 액상소결을 통한 파괴인성 증진을 꾀하였다. 또 SiC와 ZrB2 를 복합화므로써 도전성, 내산화성, 기계적 강도 둥 저온 및 고온용 도전재료로써 필요한 특성을 지닌 SiC-ZrBz계의 복합 체를 개발하고자 하였다.
제안 방법
- 0 -SiC-ZrBj 도전성 복합체에 A1Q3+Y1Q3의 첨 가량을 4, 8, 12, 16, 20, 24wt%로 변화시켜 18001에서 4시간 동안 열 처리에 의하여 소결한 복합체의 득성을 조사한 결과는 다음과 같다.
- 를 첨가하여 일반적인 고 온가압소결온도, 약 1950~21001C보다 더 낮은 1803C에서 고 온가압소결 하였다. SiC의 상전이와 Al2O3+Y2O3를 첨가하여 액상소결을 통한 파괴인성 증진을 꾀하였다. 또 SiC와 ZrB2 를 복합화므로써 도전성, 내산화성, 기계적 강도 둥 저온 및 고온용 도전재료로써 필요한 특성을 지닌 SiC-ZrBz계의 복합 체를 개발하고자 하였다.
- +YsQ)양에 따른 8-SiC-ZrBz 복합체의 전기적 . 기계 적 특성에 미치는 영향을 평가할 목적으로 XRD분석, 상대밀 도, 꺽임강도, Vicker's 경도, 파괴인성, SEM 및 Pauw법에 의한 전기저항률에 대하여 조사하였다.
- 본 논문에서는 8-SiC에 ZrB2를 흔합하고 이 혼합물에 AI2O3+Y2O3를 4, 8, 12, 16, 20, 24wt.%씩 첨가한 시편을 각각 SZ-AY4, SZ-AYs, SZ-AYi2> SZ-AYie, SZ-AYa), SZ-AY24로 명명한다.
- 본 연구에서는 8-SiC와 Zr&를 혼합하고, 이 혼합물에 4, 8, 12, 16, 20, 24wt%의 Al2O3+Y2O3를 첨가하여 일반적인 고 온가압소결온도, 약 1950~21001C보다 더 낮은 1803C에서 고 온가압소결 하였다. SiC의 상전이와 Al2O3+Y2O3를 첨가하여 액상소결을 통한 파괴인성 증진을 꾀하였다.
-
2.2 소결
소결방법은 1805C까지 분당 10P로 승온하고, 입자성장과 8상에서 a상으로의 상전이 및 YAG 생성을 위하여 1800t 에서 4시간 동안 열처리 한 다음 분당 12.80로 냉각 시켰다. 승압은 10001C에서 5.
- 소결시편의 상분석은 XRD(PW1700 system, Philips, U.S.A.)을 이용하여 분석하였고, 미세구조는 각시편의 꺽임강 도 측정이 끝난 시편을 파괴면과 엣칭면을 SEM(JSM-840A Jeol, Japan)를 이용하여 관찰하였다.
- 1 ㎛ 다이아몬드 분말로 최종 경면 가공한 후 비커스 미소경도시험기(Matsuzawa, Model DVK-2, Japan)를 이용하여 경도 및 파괴인성 시험법 인 압인법(Indentation MethocD으로 측정하였다. 시편에 가한 하중은 20kgf, 40um/sec, 유지시간은 10초로 하였으며, 각 시 편당 5회 측정하였다. 경도 및 파괴인성치는 A.
- 출발원료는 8-SiC에 ZrB2를 혼합하고, 이 혼합물에 4, 8, 12, 16, 20, 24wt%의 #3(6 : 4mixture of AI2O.3 and YzO3)를 첨가하였다. 이렇게 준비된 분말을 아세톤과 SiC 볼 을 이용하여 잘 혼합시킨 후 80P에서 6시간동안 건조시켰 다.
- 파괴강도 측정용 시편의 크기는 3x4x25Bim이며, 10㎛의 다이아몬드 분말로 표면을 연마한 후, 재료시험기(Instron, Model 4204X 이용하여 0.5 mm/min의 조건으로 곡강도 시험 법( JIS R 1601)에 의해 3점 곡강도를 각 시편당 3회 측정하여 파괴강도값(modulus of rupture)을 구하였다.
대상 데이터
- 를 4, 8, 12, 16, 20, 24wt.%씩 첨가한 시편을 각각 SZ-AY4, SZ-AYs, SZ-AYi2> SZ-AYie, SZ-AYa), SZ-AY24로 명명한다.
- 이렇게 준비된 분말을 아세톤과 SiC 볼 을 이용하여 잘 혼합시킨 후 80P에서 6시간동안 건조시켰 다. 건조된 시료는 60메쉬 망체로 체가름 하였다.
- 99%)는 각각 일본 Showa Chemical Inc.사의 제품과 미국 Aldrich Chemical Company, Inc사의 제품을 이용하였다.
이론/모형
- B-SiC-ZrB;;에 A12O3+Y2O3를 첨가한 세라믹 복합체의 이 론밀도는 혼합법칙에 의해서 구해졌고, 상대밀도는 증류수롤 이용한 아르키메데스법으로 각각의 시편당 5개의 시편을 취 하여 각 시편 당 5희 측정한 값의 평균값을 취하였다.
- B-SiC-ZrBz계 복합체의 전기저항률은 25Y에서 900E까 지 Pauw법[8]으로 시편당 110회롤 측정하여 전기저항률0는 식 (1)로 계산되었다. Pauw법에 사용된 시편은 선방전 가공 기를 이용하여 wire-EDM[9](Electxo Discharge Machining) 으로 가공되었다.
- 경도 및 파괴인성 측정은 시편을 0.1 ㎛ 다이아몬드 분말로 최종 경면 가공한 후 비커스 미소경도시험기(Matsuzawa, Model DVK-2, Japan)를 이용하여 경도 및 파괴인성 시험법 인 압인법(Indentation MethocD으로 측정하였다. 시편에 가한 하중은 20kgf, 40um/sec, 유지시간은 10초로 하였으며, 각 시 편당 5회 측정하였다.
- 시편에 가한 하중은 20kgf, 40um/sec, 유지시간은 10초로 하였으며, 각 시 편당 5회 측정하였다. 경도 및 파괴인성치는 A. G. Evans & T. R. Wilshaw[기식으로 계산하였다.
- 전기저항률은 Pauw법[8】을 이용하여 세 가지 시편을 25Y 에서 900笆사이의 온도 범위에서 측정하였으며, 그 결과를 그림 8에 나타내었다.
성능/효과
- 2) AlQrfG*의 첨가량이 증가할수록 파괴강도는 SZ-AY20 일 때까지 증가하다가 SZ-AYm에서 급격하게 떨어지는 현상 을 나타내고 있다. 경도 및 파괴인성은 YAG상, 상대밀도 및 크랙 가교의 중가와 함께 24wt%에서 가장 높게 나타나는 현 상을 나타내고 있다.
- 3) AI2O3+Y2O3의 첨가량이 증가할수록 변화의 폭이 다소 나타나지만 SZ-AY% SZ-AY20, SZ-AY24의 저항온도계수는 각각 2.46x10-3, 2.47x10-3, 252x10-3/1 로 거의 비숫한 값을 나타내고 있다.
- 1) 8-SiC와 ZrB?의 반응은 나타나지 않고 SiC는 6H polytype으로 변하여 3상에서 a상으로 상전이를 보여주고 있으며 YAG상이 나타나고 있다. 또한 AI2O3+YQ3의 첨가량 이 증가할수록 YAG상이 증가하는 현상을 나타냈으며, 상대 밀도는 SZ-AY1& SZ-AYso, SZ-AY24에서 거의 비슷한 값을 나타내고 있다.
후속연구
- 이와 같은 결과는 SiC 발열체의 단점인 lOOCTC이하의 NTCR 특성을 PTCR 특성으로 개선하면서 제 2종 Ni-Cr의 단위면적 당 발열량보다 높은 발열체의 개발 가능성을 보여주고 있다.
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