선택한 단어 수는 입니다.
최소 단어 이상 선택하여야 합니다.
최소 단어 이상 선택하여야 합니다.
선택한 단어 수는 30입니다.
최대 10 단어까지만 선택 가능합니다.
최대 10 단어까지만 선택 가능합니다.
문제 정의
- 본 연구에서는 다이아몬드와 금속실리콘의 혼합분말을 이용하여 다이아몬드와 실리콘의 함유량을 조절하고 실리콘 카바이드의 평균자유경로를 조절하기 위하여 평균 입자크기가 다른 두 가지 다이아몬드 입자를 갖는 bi-modal 미세조직의 복합재료와 단일 입자크기의 다이아몬드 입자로 구성된 다이아몬드/실리콘 카바이드 복합재료를 초고압 고온 소결공정에 의해서 제조하여 이에 따른 미세조직의 변화와 계면 특성을 분석하고 이에 따른 기계적 특성과 열적 특성을 평가하고 해석하였다.
가설 설정
- Wear tests of diamond/SiC composites in high speed turning of MMC. a) Ma이]ining of MMC and b) Micro- stmcture of work pieces.
제안 방법
- 가 도달되도록 하여 30분 동안 다이아몬드가 안정한 압력과 온도 조건에서 유지시킴으로써 소결을 진행하였다. 소결된 실험품은 다이아몬드 휠을 사용하여 표면연마를 하고, 레이저로 절단하여 특성평가를 진행하였다.
- 다이아몬드와 실리콘의 혼합분말의 반응 거동을 확인하기 위하여 시차열분석 (Differential scanning calori- metry(DSC), Netzsch 404 C)을 Ar분위기에서 10℃/ min의 조건으로 진행하였다. 제조된 다이아몬드/실리콘 카바이드 복합재료의 밀도와 기공도는 아르키메데스 법을 이용하여 측정하였고, 광학현미경(Leica, DC-200), 주사전자현미경 (Philips XL30SFEG)으로얻은 미세조직의 이미지를 분석하였고, 라만분광 (LabRAM HR)과 XRD(Rigaku D/Max HIC(3 kW)) 를 통해서 복합재료를 구성하고 있는 상을 분석하였다.
- 조건으로 진행하였다. 제조된 다이아몬드/실리콘 카바이드 복합재료의 밀도와 기공도는 아르키메데스 법을 이용하여 측정하였고, 광학현미경(Leica, DC-200), 주사전자현미경 (Philips XL30SFEG)으로얻은 미세조직의 이미지를 분석하였고, 라만분광 (LabRAM HR)과 XRD(Rigaku D/Max HIC(3 kW)) 를 통해서 복합재료를 구성하고 있는 상을 분석하였다. 또한, 다이아몬드와 실리콘 카바이드의 계면을 분석하기 위해 FIB(FEI Nova 200)로 절단하여 TEM (FEI TecnaiTM F2 F30)을 통해서 계면 부위의 미세구조를 관찰하였다.
- 제조된 다이아몬드/실리콘 카바이드 복합재료의 밀도와 기공도는 아르키메데스 법을 이용하여 측정하였고, 광학현미경(Leica, DC-200), 주사전자현미경 (Philips XL30SFEG)으로얻은 미세조직의 이미지를 분석하였고, 라만분광 (LabRAM HR)과 XRD(Rigaku D/Max HIC(3 kW)) 를 통해서 복합재료를 구성하고 있는 상을 분석하였다. 또한, 다이아몬드와 실리콘 카바이드의 계면을 분석하기 위해 FIB(FEI Nova 200)로 절단하여 TEM (FEI TecnaiTM F2 F30)을 통해서 계면 부위의 미세구조를 관찰하였다. 기계적 특성 평가로서 9.
- 또한, 다이아몬드와 실리콘 카바이드의 계면을 분석하기 위해 FIB(FEI Nova 200)로 절단하여 TEM (FEI TecnaiTM F2 F30)을 통해서 계면 부위의 미세구조를 관찰하였다. 기계적 특성 평가로서 9.8 N에서 누프 경도를 측정하고 굽힘강도와 압축강도를 평가하였으며, 내마모 특성을 평가하기 위해 12-15 jim 의 SiC 입자가 20% 함유되어 있는 알루미늄 실리콘 카바이드 금속기지 복합재료(Al-20%SiC「MMC, Duralcan F3S.20S)를 피스}재로 사용하여 절삭성능시험을 진행하였다.
- 다이아몬드와 실리콘의 반응거동을 분석하기 위해 다이아몬드와 실리콘 혼합분말에 대해 열분석을 진행하였다. 그림 1은 다이아몬드와 실리콘 혼합분말에 대해 A1 분위기에서 145UC까지의 DSC결과이다.
- 다이아몬드/실리콘 카바이드 복합재료를 다이아몬드의 함유량과 입자크기를 변화시켜서 다이아몬드 합성용 초고압 발생장치에서 제조하였다. 다이아몬드/ 실리콘 카바이드 복합재료는 98%이상의 상대 밀도를 나타내었으며, 다이아몬드의 동소체인 흑연은 존재하지 않는 것을 확인하였다.
대상 데이터
- 본 연구에서 사용된 출발 원재료로 입자크기가 46 jim, 22-36 ㎛이인 공업용 합성 다이아몬드 분말 (일진다이아몬드(주))과 평균입도 3.5 ㎛의 금속 실리콘 분말(H.C. Starck)이 사용되었다. 10-50 wt%^| 범위로 실리콘 분말과 다이아몬드 분말을 초경 볼과 초경 포트에서 24시간동안 에탄올이 첨가된 상태에서 볼링공정을 통해 균일하게 혼합되었다.
성능/효과
- 이것은 초고압 소결공정을 통해서 다이아몬드와 실리콘의 반응에 의해서 |3-SiC가 형성되고 일부 반응하지 않은 &이 여전히 존재하는 것을 나타낸다. 다이아몬드의 함유량이 증가함에 따라서 Sig Si의 peak 강도는 감소하고 상대적으로 다이아몬드의 peak 강도는 증가하였다,
- 다이아몬드의 함유량에 따라서 누프 경도는 26~46 GPa의 범위로 측정되었으며, 다이아몬드의 함유량이 증가함에 따라서 복합재료의 경도가 증가하였다. 두 가지의 다이아몬드 입자크기로 구성되어있는 bi-modal 미세조직을 갖는 복합재료의 경우 동일함유량의 한가지 입자크기를 갖는 복합재료보다 다이아몬드 함유량이 70wt%와 80wt%인 경우 낮은 경도를 나타내었고, 90wt%의 경우 동일한 경도를 보였다.
- 다이아몬드의 함유량에 따라서 누프 경도는 26~46 GPa의 범위로 측정되었으며, 다이아몬드의 함유량이 증가함에 따라서 복합재료의 경도가 증가하였다. 두 가지의 다이아몬드 입자크기로 구성되어있는 bi-modal 미세조직을 갖는 복합재료의 경우 동일함유량의 한가지 입자크기를 갖는 복합재료보다 다이아몬드 함유량이 70wt%와 80wt%인 경우 낮은 경도를 나타내었고, 90wt%의 경우 동일한 경도를 보였다. 이것은 동일한 다이아몬드 함유량에서 다이아몬드의 함유량이 낮을 경우 경도에 지배적인 입자가 큰 다이아몬드의 함유량이 낮고, 90wt%의 bi- modal 구조의 경우에는 다이아몬드와 다이아몬드의 접촉 부위가 증가되기 때문에 한가지 입자로 구성된 복합재료와 유사한 경도를 나타낸 것으로 생각된다.
- 그림 5b)는 다이아몬드/실리콘 카바이드 복합재료의 다이아몬드의 함유량에 따른 굽힘 강도의 측정결과이다. 다이아몬드의 함유량이 증가함에 따라서 굽힘강도가 증가하다가 70 wt%의 다이아몬드 함유량을 갖는 복합재료가 가장 높은 굽힘 강도를 나타내었으며, 또한 bi-modal 구조의 복합재료가 약 35% 높은 굽힘강도를 보였다. 이것은 상대적으로 bi-modal 구조의 경우 실리콘 카바이드의 평균 자유 경로 즉 실리콘 카바이드의 평균 두께의 감소로 인해 크랙의 성장이 방해를 받게 되기 때문으로 생각된다.
- 사진이다. 복합재료의 파단면은 전형적인 취성파괴 거동을 나타내는 cleavage 형태의 파괴를 보이고 있으며, 크랙이 발생하고 전파할 때 미세구조와 상호작용이 없이 크랙이 전파되었다는 것을 알 수 있다. 일부 영역에서는 다이아몬드 입자가 탈락되어 있는 영역과 다이아몬드와 실리콘 카바이드의 계면 부위에 결함이 존재하는 것이 관찰되었으나, 다이아몬드 실리콘 카바이드 복합재료의 파괴거동에서 중요한 인자는 다이아몬드와 실리콘 카바이드간의 강한 결합력이라는 것을 알 수 있다.
- 복합재료의 파단면은 전형적인 취성파괴 거동을 나타내는 cleavage 형태의 파괴를 보이고 있으며, 크랙이 발생하고 전파할 때 미세구조와 상호작용이 없이 크랙이 전파되었다는 것을 알 수 있다. 일부 영역에서는 다이아몬드 입자가 탈락되어 있는 영역과 다이아몬드와 실리콘 카바이드의 계면 부위에 결함이 존재하는 것이 관찰되었으나, 다이아몬드 실리콘 카바이드 복합재료의 파괴거동에서 중요한 인자는 다이아몬드와 실리콘 카바이드간의 강한 결합력이라는 것을 알 수 있다.
- 동일한 량을 절삭한 후에 복합재료로 제조된 절삭공구의 플랭크 마모(Hank wear)를측정한 결과를 다이아몬드 함유량^ 따라 그림 8에 나타내었다. 다이아몬드의 함유량이 증가함에 따라서 프랭크 마모는 감소하였으며 동일한 다이아몬드 함유량의 경우 bi-modal 구조의 복합재료가 더 우수한 마모 특성을 나타내었다. bi-modal 구조의 복합재료의 경우 상대적으로 많은 다이아몬드와 실리콘 카바 이드의 계면과 실리콘 카바이드의 평균 자유 경로가 작기 때문M 판단된다.
- bi-modal 구조의 복합재료의 경우 상대적으로 많은 다이아몬드와 실리콘 카바 이드의 계면과 실리콘 카바이드의 평균 자유 경로가 작기 때문M 판단된다. Al MMC의 절삭가공에서 경도가 높은 SiC에 의해서 강한 기계적인 마모(abrasive wear)와 함께 절삭 과정중에 발생하는 열에 의한 A1 의 절삭공구 인선 부위로의 접착에 의한 흡착마모 (adhesive wear)가 발생함으로써 다이아몬드/실리콘 카바이드 복합재료로 제조된 절삭공구에 마모가 발생함을 알 수 있었다.
- 촬영한 TEM 사진이다. 다이아몬드와 실리콘 카바이드의 계면 부위에 dislocation, stacking fault 와 microtwin의 많은 미세 결함이 존재하는 것이 관찰되었다. 이러한 계면 부위에서의 고밀도 결함은 다이아몬드와 실리콘 카바이드의 결정학적 차이를 보상하기 위해서 존재하며, 이로 인해 다이아몬드/실리콘 카바이드 복합재료의 높은 열저항성과 계면 결합 특성을 보이는 것으로 사료된다.
- 다이아몬드/ 실리콘 카바이드 복합재료는 98%이상의 상대 밀도를 나타내었으며, 다이아몬드의 동소체인 흑연은 존재하지 않는 것을 확인하였다. 다이아몬드의 함유량이 증가함에 따라서 실리콘 카바이드와 잔류 실리콘은 감소하였으며, 다이아몬드와 실리콘 카바이드의 계면 부위에 결정학적 차이를 보상하기 위한 많은 전위가 존재하는 것을 확인하였다.
- 다이아몬드/ 실리콘 카바이드 복합재료는 98%이상의 상대 밀도를 나타내었으며, 다이아몬드의 동소체인 흑연은 존재하지 않는 것을 확인하였다. 다이아몬드의 함유량이 증가함에 따라서 실리콘 카바이드와 잔류 실리콘은 감소하였으며, 다이아몬드와 실리콘 카바이드의 계면 부위에 결정학적 차이를 보상하기 위한 많은 전위가 존재하는 것을 확인하였다. 굽힘강도와 압축강도는 다이아몬드의 함유량에 크게 의존하였으며, 다이아몬드 함유량이 증가함에 따라서 증가하다가 70 wt% 에서 가장 높은 굽힘강도 및 압축강도를 나타내었으며, 또한 bi-modal 구조를 갖는 복합재료의 경우더 우수한 내마모 특성을 보였다.
- 다이아몬드의 함유량이 증가함에 따라서 실리콘 카바이드와 잔류 실리콘은 감소하였으며, 다이아몬드와 실리콘 카바이드의 계면 부위에 결정학적 차이를 보상하기 위한 많은 전위가 존재하는 것을 확인하였다. 굽힘강도와 압축강도는 다이아몬드의 함유량에 크게 의존하였으며, 다이아몬드 함유량이 증가함에 따라서 증가하다가 70 wt% 에서 가장 높은 굽힘강도 및 압축강도를 나타내었으며, 또한 bi-modal 구조를 갖는 복합재료의 경우더 우수한 내마모 특성을 보였다. 이러한 기계적 특성은 다이아몬드와 다이아몬드의 탄소와 실리콘의 반응에 의해 형성된 실리콘 카바이드의 계면 결합력에 기인한다는 것을 확인하였다.
- 굽힘강도와 압축강도는 다이아몬드의 함유량에 크게 의존하였으며, 다이아몬드 함유량이 증가함에 따라서 증가하다가 70 wt% 에서 가장 높은 굽힘강도 및 압축강도를 나타내었으며, 또한 bi-modal 구조를 갖는 복합재료의 경우더 우수한 내마모 특성을 보였다. 이러한 기계적 특성은 다이아몬드와 다이아몬드의 탄소와 실리콘의 반응에 의해 형성된 실리콘 카바이드의 계면 결합력에 기인한다는 것을 확인하였다.
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.