초록 ▼

3년간에 걸친 본 연구에서는 마이크로파 가열로를 포함한 소성장치를 독자적으로 설계, 제작하여, BaTiO₃와 Si₃N₄세라믹을 성공적으로 소성하였으며, 특히 소형컴퓨터와 온도조절장치를 사용하여 소성스케쥴을 완벽하게 제어할 수 있는 기술을 개발, 확보하였다. 지르코니어 단열재를 사용하여 BaTiO₃ 시편을 마이크로파에 의해 소성한 결과, 기존의 소성방법에 의한 시편보다 높은 밀도 및 낮은 가공율을 갖는 우수한 미세구조의 시편을 얻을 수 있었으며, 소성시

3년간에 걸친 본 연구에서는 마이크로파 가열로를 포함한 소성장치를 독자적으로 설계, 제작하여, BaTiO₃와 Si₃N₄세라믹을 성공적으로 소성하였으며, 특히 소형컴퓨터와 온도조절장치를 사용하여 소성스케쥴을 완벽하게 제어할 수 있는 기술을 개발, 확보하였다. 지르코니어 단열재를 사용하여 BaTiO₃ 시편을 마이크로파에 의해 소성한 결과, 기존의 소성방법에 의한 시편보다 높은 밀도 및 낮은 가공율을 갖는 우수한 미세구조의 시편을 얻을 수 있었으며, 소성시간도 기존 방법의 8-10 시간보다 훨씬 짧은 30분 이내로 줄일 수 있었다. 또한 마이크로파 소성 중 시편 내외부의 온도차를 동시에 측정하여 같은 조건의 기존소성과 비교하여 마이크로파 소성기구를 밝히고자 하였다. 또한 소성분위기를 조절할 수 있는 새로운 가열로를 제작하여 난소성 재료인 Si₃N₄를 마이크로파 소성하는 기술을 개발하였으며, 여러 가지 단열재와 효과적인 소성조제를 사용하여 균일한 전계강도와 예열시켜 균열이 없는 고밀도의 시편을 얻을 수 있었으며 기존의 소성방법 보다 낮은 온도에서 소결 및 상변태를 완료 시킬 수 있었다.

목차 Contents

• 제1장 서 론...17
• 제2장 마이크로파에 의한 재료의 발열현상...19
• 2-1. 마이크로파의 일반적 사항...19
• 2-2. 마이크로파와 물질간의 상호작용...19
• 2-2-1. 분극현상...19
• 2-2-2. 유효손실계수 및 유효손실정접...24
• 2-2-3. 전계강도분포 및 피부깊이...28
• 2-2-4. 흡수출력 및 침투깊이...32
• 2-3. 마이크로파에 의한 발열...35
• 2-3-1. 쌍극자의 재배열에 의한 발열...35
• 2-3-2. 승온 속도...35
• 2-3-3. Thermal Runaway 현상...38
• 2-4. 마이크로파 가열장치...38
• 2-4-1. 마이크로파 발생부...40
• 2-4-2. 마이크로파 도파부...46
• 2-4-3. 마이크로파 가열부...52
• 제3장 세라믹 제조공정별 마이크로파의 응용...62
• 3-1. 개 요...62
• 3-2. 건조 공정...64
• 3-2-1. 이 론...64
• 3-2-2. 마이크로파에 의한 건조...68
• 3-2-3. 분말의 건조...73
• 3-3. 주입성형공정...75
• 3-3-1. 이 론...75
• 3-3-2. 마이크로파에 의한 주입성형...76
• 3-4. 하소 공정...79
• 3-5. 소성 공정...80
• 3-5-1. 개 요...80
• 3-5-2. 소성연구에 사용되는 재료...82
• 3-5-3. 감응제의 사용...89
• 3-5-4. 첨가제의 사용...91
• 3-5-5. 높은 주파수의 사용...93
• 3-6. 접합 공정...94
• 3-7. 플라즈마 공정...98
• 제4장 마이크로파에 의한 $BaTiO_3$의 소성실험...101
• 4-1. 마이크로파 소성장치...101
• 4-1-1. 소성장치의 구성 및 부품...101
• 4-1-2. 가열로의 설계 및 제작...105
• 4-1-3. 시편 내외부의 온도측정...107
• 4-2. 시편 준비...108
• 4-3. 소성 방법...110
• 4-3-1. 마이크로파 소성...110
• 4-3-2. 기존 소성...111
• 4-4. 물성 측정...113
• 4-4-1. 소성 수축율, 밀도 및 기공율...113
• 4-4-2. 미세구조 및 결정립경...113
• 4-4-3. 온도에 따른 유전특성의 변화...114
• 4-5. 실험 결과...114
• 4-5-1. 제어전압에 따른 마이크로파 출력의 변화...114
• 4-5-2. 시편 내외부의 온도측정...116
• 4-5-3. 소성온도 변화실험...118
• 4-5-4. 소성시간 변화실험...125
• 4-5-5. 승온속도 변화실험...132
• 4-5-6. 온도에 따른 유전특성의 변화...139
• 4-6. 결 론...147
• 제5장 마이크로파에 의한 $Si_3N_4$의 소성실험...152
• 5-1. 개요...152
• 5-2. 문헌 조사...153
• 5-2-1. 질화규소의 결정구조...153
• 5-2-2. 질화규소의 소성현상과 상변태 현상...154
• 5-2-3. 질화규소 세라믹스의 일반적인 제조방법...157
• 5-2-4. 질화규소계 세라믹스의 마이크로파 소성...159
• 5-3. 실험 방법...162
• 5-3-1. 마이크로파 소성장치의 제작...162
• 5-3-2. 성형 및 소성...163
• 5-3-3. 물성 측정...167
• 5-4. 결과 및 고찰...168
• 5-4-1. Insulation box내에서의 가열 양상...168
• 5-4-2. 마이크로파 소성과 일반 상압소성의 비교...170
• 5-4-3. 소성조제의 양에 따른 질화규소의 가열양상...188
• 5-5. 결 론...191
• 제6장 종합 결론...193
• 참고문헌...196