[논문]방전플라즈마 소결에 의한 자기 통전식 SiC계 세라믹 발열체 개발

신용덕; 최원석; 고태헌; 이정훈; 주진영

방전플라즈마 소결에 의한 자기 통전식 SiC계 세라믹 발열체 개발
Development of Electroconductive SiC Ceramic Heater by Spark Plasma Sintering 원문보기

전기학회논문지 = The Transactions of the Korean Institute of Electrical Engineers, v.58 no.4, 2009년, pp.770 - 776

신용덕 (원광대학 전기공학과) , 최원석 (한밭대학 전기공학과) , 고태헌 (원광대학 전기공학과) , 이정훈 (원광대학 전기공학과) , 주진영 (원광대학 전기공학과)

Abstract ▼ AI-Helper

The composites were fabricated by adding 0, 15, 30, 45[vol.%] $ZrB_2$ powders as a second phase to SiC matrix. The physical, mechanical and electrical properties of electroconductive SiC ceramic composites by spark plasma sintering(SPS) were investigated. Reactions between ${\beta}$-SiC and $ZrB_2$ were not observed in the XRD and the phase analysis of the electroconductive SiC ceramic composites. The relative density of mono ${\beta}$-SiC, ${\beta}$-SiC+15[vol.%]$ZrB_2$, ${\beta}$-SiC+30[vol.%]$ZrB_2$ and ${\beta}$-SiC+45[vol.%]$ZrB_2$ composites are respectively 99.24[%], 87.53[%], 96.41[%] and 98.11[%] Phase analysis of the electroconductive SiC ceramic composites by XRD revealed mostly of ${\beta}$-SiC, $ZrB_2$ and weakly of $ZrO_2$ phase. The flexural strength showed the lowest of 114.44[MPa] for ${\beta}$-SiC+15[vol.%]$ZrB_2$ powders and showed the highest of 210.75[MPa] for composite no added with $ZrB_2$ powders at room temperature. The trend of the mechanical properties of the electroconductive SiC ceramic composites is accorded with the trend of the relative density. The electrical resistivity of the electroconductive SiC ceramic composites decreased with increased $ZrB_2$ contents. The electrical resistivity of mono ${\beta}$-SiC, ${\beta}$-SiC+15[vol.%]$ZrB_2$, ${\beta}$-SiC+30[vol.%]$ZrB_2$ and ${\beta}$-SiC+45[vol.%]$ZrB_2$ composites are respectively $4.57{\times}10^{-1},\;2.13{\times}10^{-1},\;2.68{\times}10^{-2}\;and\;1.99{\times}10^{-2}[{\Omega}{\cdot}cm]$ at room temperature. The electrical resistivity of mono ${\beta}$-SiC and ${\beta}$-SiC+15[vol.%]$ZrB_2$ are negative temperature coefficient resistance(NTCR) in temperature ranges from $25[^{\circ}C]\;to\; 100[^{\circ}C]$. The electrical resistivity of ${\beta}$-SiC+30[vol.%]$ZrB_2$ and ${\beta}$-SiC+45[vol.%]ZrB_2$ are positive temperature coefficient resistance(PTCR) in temperature ranges from $25[^{\circ}C]\;to\;100[^{\circ}C]$. It is convinced that ${\beta}$-SiC+30[vol.%]$ZrB_2$ composites by SPS for heater or ignitors can be applied.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

이를 바탕으로 0-SiC+ZrB2계 복합체가 에너지 절약형 세라믹 히터 개발. 응용이 가능한지 진단하였다.

가설 설정

2) Q-SiC와 ZrB2의 반응은 나타나지 않고 단지 ZrB?가 2 차상으로 존재한다.

제안 방법

P -SiC+ZrB?계 세라믹 복합체의 기계적 및 전기적 특성 분석을 위해 XRD, 상대밀도, SEM, EDS, 전기 저항률을 조사하였다. 이를 바탕으로 0-SiC+ZrB2계 복합체가 에너지 절약형 세라믹 히터 개발.
A)을 이용하여 관찰하였다. 꺾임 강도는 3점 곡강도(ASTM F394-78)를 각 시편당 5회 측정하였다. 전기저항률은 25[℃]에서 100[℃]까지 2단자법으로 각시 편당 300회 측정하여 전기저항률을 계산 하였다.
측정하였다. 소결시편의 상분석은 XRD(D-Max 220V Rigaku, Japan)을 이용하여 분석하였고, 미세 구조는 각시 편의 꺾임강도 측정이 끝난 시편의 파단면을 SEM(XL30S Phillips, U.S.A)을 이용하여 관찰하였다. 꺾임 강도는 3점 곡강도(ASTM F394-78)를 각 시편당 5회 측정하였다.
상대밀도는 ASiC+ZrB?의 4종류 복합체를 취하여 시편 당 각 10회 측정하여 평균, 최대 및 최소값을 구하였다. 그림 1에서 나타난 바와 같이 SZ00, SZ15, SZ30, SZ45 시편의 상대 밀도는 각각 99.
꺾임 강도는 3점 곡강도(ASTM F394-78)를 각 시편당 5회 측정하였다. 전기저항률은 25[℃]에서 100[℃]까지 2단자법으로 각시 편당 300회 측정하여 전기저항률을 계산 하였다.

이론/모형

0-SiC+ZrB2의 세라믹 복합체의 이론밀도는 혼합법칙에 의해서 구해졌고, 상대밀도는 증류수를 이용한 Archimedes 법으로 측정하였다. 소결시편의 상분석은 XRD(D-Max 220V Rigaku, Japan)을 이용하여 분석하였고, 미세 구조는 각시 편의 꺾임강도 측정이 끝난 시편의 파단면을 SEM(XL30S Phillips, U.
본 연구에서는 P-SiC+ZrB2 세라믹 복합체를 제조하기 위해서 고온가압소결의 1, 950 ~2, 100[℃]보다 450~ 600[℃] 낮은 온도인 1,500[℃]에서의 급속소결과 높은 치밀화 소결체를 얻기 위해 SPS법을 이용하였다. SPS법을 이용한 P -SiC+ZrB?계 세라믹 복합체의 기계적 및 전기적 특성 분석을 위해 XRD, 상대밀도, SEM, EDS, 전기 저항률을 조사하였다.

성능/효과

3) 단일상 P-SiC와 ZrB2를 15[vol.%]씩 증가시킨 복합체의 꺾임 강도는 상대밀도의 경향과 동일하며, P -SiC+15[vol.%]ZrB2복합체가 H₄.44[MPa]로 가장 낮고, 단일상 0-SiC가 210.76[MPa]로 가장 높게 나타난다.
4) 전기 저항률은 상온에서 단일상 0-SiC는 4.57X10-1 [0cm], ZrB2를 15[vol.%]씩 증가시킨 복합체는 각각 2.1软1(尸, 2.68시0以, L99xl0「2[dcm]을 나타내었고, 10아?C]에서는 각각 2.94x10 \ 1.
SPS법을 이용하여 P-SiC-ZrB2^1 복합체의 에너지 절약형 세라믹 히터 개발을 위한 최적 조건은 가장 우수한 기계적 특성을 지니며, PTCR특성을 나타내고 전기 저항률과 저항온도계수가 다소 높은 SSiC+3이voL%]ZrB2 복합체를 응용하는 것이 가장 적합한 것으로 사료된다.
2배로 높게 나타나고 있다. 이러한 결과를 바탕으로。-SiC+ZrB? 복합체를 세라믹 발열체로 응용하기 위해서는 PTCR특성을 나타내고, 전기 저항률과 저항온도계수가 다소 높은 SZ30의 복합체를 응용하는 것이 가장 적합한 것으로 사료된다.
전기 저항률은 상온에서 단일상 SZ00는 4.57xl0-1[a-cm] 으로 나타났고, ZrB2를 15[vol.%]씩 증가시킨 SZ15, SZ30, SZ45는 각각 2.13x10*, 2.68X10-2, L99xlO「2[0cm]을 나타내었다. 100[℃]에서는 각각 2.

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저자의 다른 논문 :

표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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