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상압 소결법으로 제조된 이트리아 첨가 질화 알루미늄 세라믹스의 미세 구조 및 열전도도

Microstructure and thermal conductivity of AIN ceramics with ${Y_2}{O_3}$ fabricated by pressureless sintering

한국결정성장학회지 = Journal of the Korean crystal growth and crystal technology, v.19 no.1, 2009년, pp.33 - 38  

채재홍 (요업기술원) ,  박주석 (요업기술원) ,  안종필 (요업기술원) ,  김경훈 (요업기술원)

초록
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AIN 소결에 있어서 ${Y_2}{O_3}$를 소결 조제로하여 $1,700{\sim}1,900^{\circ}C$의 온도에서 상압소결하엿을 때 ${Y_2}{O_3}$ 첨가와 소결 유지 시간이 소결 특성, 미세 구조 및 열전도도에 미치는 영향에 관하여 평가하였다. ${Y_2}{O_3}$의 첨가에 따라 AIN 시편은 치밀화가 증진되고 열전도도가 증가됨을 확인할 수 있었다. 이러한 결과는 AIN 분말 표면의 ${Al_2}{O_3}$${Y_2}{O_3}$의 반응으로 형성된 이차상에 기인한 것으로, 첨가된 ${Y_2}{O_3}$${Al_2}{O_3}$와의 반응으로 치밀화에 기여를 하여 고온에서 액상의 형성으로 급속히 치밀화를 증진시키며, AIN 결정격자 내부로 유입될 수 있는 산소의 양을 감소시킴으로써 AIN 시편의 열전도도를 증가시키는 것을 알 수 있었다. 또한 소결시간의 증가에 따라 열전도도는 급격히 증가하였는데 이는 결정립계의 이차상이 고온에서 휘발되어 그 양이 감소함에 기인하는 것으로 파악되었다. $1,900^{\circ}C$ 5시간 소결한 시편의 열전도도는 약 $141\;Wm^{-1}K^{-1}$ 값을 나타내었고 이는 1시간 소결한 시편과 비교하여 20% 이상 증가된 값이었다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

The effect of ${Y_2}{O_3}$ as a sintering additive on thermal conductivity and microstructure of pressureless sintered AIN ceramics was investigated at sintering temperature range from 1,700 to $1,900^{\circ}C$. ${Y_2}{O_3}$ added AIN specimens showed higher densific...

주제어

AI 본문요약
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제안 방법

  • 본 연구에서는 A1N 분말에 匕。3를 소결 첨가제로 하여 1, 700-1, 900℃ 온도에서 1 ~5시간 동안 상압 소결하여 첨가량의 변화와 소결 조건에 따른 소결 특성, 미세구조 및 열전도도 특성에 대하여 고찰하였다.
  • A1N 소결에 있어 丫2。3를 소결조제로 1, 700~l, 900℃ 의 온도에서 소결하여 Y2O3 첨가량과 소결조건에 따른 미세〒조, 결정상, 열전도 특성을 분석하여 다음과 같은 결론을 얻을 수 있었다.
  • 9 %, Cerac, USA)을 사용하였다. A1N 분말에 소결 조제로 Y2O3 분말을 1, 3, 5, 10wt%를 (이하 丫2。3의 첨가량에 따라 각각 1Y, 3Y, 5Y, 10Y로 표기) 첨가하여 에탄올에 분산 후 24시간 동안 볼밀을 진행한 후 혼합이 완료된 슬러리를 침전이 되지 않도록 교반시키며 에탄올을 제거하고 건조기에서 90℃ 온도에서 24시간 동안 완전 건조하여 혼합 분말을 준비하였다.

대상 데이터

  • 출발 원료로 시약급 A1N 분말(99.9 %, H. C. Stark, Germany)과 YQ, 분말(99.9 %, Cerac, USA)을 사용하였다. A1N 분말에 소결 조제로 Y2O3 분말을 1, 3, 5, 10wt%를 (이하 丫2。3의 첨가량에 따라 각각 1Y, 3Y, 5Y, 10Y로 표기) 첨가하여 에탄올에 분산 후 24시간 동안 볼밀을 진행한 후 혼합이 완료된 슬러리를 침전이 되지 않도록 교반시키며 에탄올을 제거하고 건조기에서 90℃ 온도에서 24시간 동안 완전 건조하여 혼합 분말을 준비하였다.
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참고문헌 (12)

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  9. T.B. Jackson, A.V. Virkar, K.L. More, R.B. Dinwideie and R.A. Cutler, "High thermal conductivity aluminum nitride ceramics: the effect of thermodynamic, kinetic and microstructural factors," J. Am. Ceram. Soc. 80 (1997) 1421 

  10. G. Pezzotti, A. Nakahira and M. Tajika, "Effect of extended annealing cycles on the thermal conductivity of AlN/Y $_2$ O $_$ ceramics," J. Euro. Ceram. Soc. 20 (2000) 1319 

  11. L. Qiao, H. Zhou, H. Xue and S. Wang, "Effect of Y $_2$ O $_3$ on low temperature sintering and thermal conductivity of AlN ceramics," J. Euro. Ceram. Soc. 23 (2003) 61 

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