초록 ▼

알루미나 기지상에 소량의 Cr을 균일하게 분산시킨 후 고온가압소결함으로써 in-situ grain growth가 일어나도록 유도하였다. 만약, Si?N?계에서 파괴인성을 증진시키는 것으로 알려진 elongated grain을 알루미나에서도 균일하게 형성시킬 수 있다면 작은 입자들로 이루어진 기지상에서 축비가 큰 입자들이 휘스커나 화이버처럼 균열걸침, 입자 뽐힘 등의 기구를 통하여 파괴인성이 증진될 수 있을 것이다. 본 연구에서는 이러한 목적아래에서 알루미나의 미세구조를 조절하고자 하였으며, 이를 위하여 소량의 Cr금속과 Cr?O

알루미나 기지상에 소량의 Cr을 균일하게 분산시킨 후 고온가압소결함으로써 in-situ grain growth가 일어나도록 유도하였다. 만약, Si?N?계에서 파괴인성을 증진시키는 것으로 알려진 elongated grain을 알루미나에서도 균일하게 형성시킬 수 있다면 작은 입자들로 이루어진 기지상에서 축비가 큰 입자들이 휘스커나 화이버처럼 균열걸침, 입자 뽐힘 등의 기구를 통하여 파괴인성이 증진될 수 있을 것이다. 본 연구에서는 이러한 목적아래에서 알루미나의 미세구조를 조절하고자 하였으며, 이를 위하여 소량의 Cr금속과 Cr?O?를 첨가하여, 알루미나의 미세구조 변화와 역학적 물성을 연구하였다. 1vol％의 Cr이 되도록 칭량한 Cr(NO?)?9H?O을 수용액상태로 알루미나 분말과 혼합한 후, 1350℃에서 열분해하여 알루미나 분말의 표면에 금속입자가 균일하게 분산되게 한 후, 1600℃, 20㎫,의 진공 가압소결로에서 0-4시간 가압소결하여 순수한 알루미나와 1vol％의 크롬이 첨가된 알루미나의 미세구조를 비교 관찰하였다. 크롬이 첨가된 경우에는 소결초기에 치밀화와 입성장이 촉진되었고, 소결체 전체에 걸쳐서 축비가 큰 비정상 입자가 성장하였다. 크롬 첨가시에 치밀화와 입성장이 촉진되는 것은 열분해시 존재하는 Cr?O?가 알루미나에 고용되면서 확산계수가 증가하여 물질이동이 증가한 결과라고 생각되며, 첨가된 Cr이 모두 Cr?O?로 되도록 공기중에서 열분해 한 분말을 같은 조건에서 소결하여 비교한 결과 이를 확인할 수 있었다. Cr?O?첨가량이 증가할 수록 판상의 큰 입자들의 숫자는 증가하였으며, 이들의 크기는 상재적으로 감소하였다. 1.25㏖％의 Cr?O?가 첨가된 경우 미세조가 가장 최적인 것으로 판단되었으며 소결조건은 1500℃, 40㎫, 30min이 적당하였다. 크롬의 첨가량이 증가하면서 강도 값은 점점 감소하다가 3.6㏖％가 첨가되었을 때는 순수한 알루미나의 값과 비슷한 값을 유지하였다. 크로미아 첨가량에 따른 파괴인성은 2.25㏖％ 첨가되었을 때 최대의 값을 보였으며 약 20％ 정도 증가하였다. 이 때 주요 강화기구는 platelet에 의한 crack deflection인 것으로 생각되었다.

Abstract ▼

Effect of metal addition on microstructural evolution of alumina were investigated. Small amount (1vol％) of Cr was dispersed inAl?O? powder by thermal decomposition of Cr(NO?)?9H?O under hydrogenatmosphere. After hot pressing the mixture in vacuum at 1600℃ fordifferent period of time, evolution of

Effect of metal addition on microstructural evolution of alumina were investigated. Small amount (1vol％) of Cr was dispersed inAl?O? powder by thermal decomposition of Cr(NO?)?9H?O under hydrogenatmosphere. After hot pressing the mixture in vacuum at 1600℃ fordifferent period of time, evolution of microstructure was observed and compared with that of pure Al?O?. The microstructure and the densityof the specimen of Cr-Al?O? were much different from those of pure Al?O?. The microstructure and the density of the specimen of Cr-Al?O? were much different and grain growth. Interesting microstructure was observed from Cr-Al?O? specimen ; duplex microstructure such as elongated grains are randomly dispersed in fine grains. Cr?O? generated by the decomposition of Cr(NO?)?9H?O formedsolution with Al?O?. The defect concentration and the diffusivity ofAl?O? were believed to be changed by the formation of solid solution. Even though the exact distribution of Cr metal in Al?O? matrix was notconfirmed, the formation of elongated grains dispersed in fine matrix isthought to be related to the Cr metal distrubution. As the amount of Cr?O? addition was increased, the number of platelike grains increased while the size of the grains became smaller. The room-temperature flexural strength showed a decrease with the amount of Cr?O? and was attributed to the presence of the pletlets. Maximum value for toughness were obtained for composite hot-pressed at 1500℃ for 30min under 40㎫, with the 2.25㏖％ Cr?O?. The crack deflection is believed to be thedominant toughening mechanism.

목차 Contents

• 제 1 장 서론...7
• 제 2 장 연구배경...9
• 제 3 장 실험 방법...13
• 제 4 장 결과 및 고찰...17
• 제 4 장 요약...49
• 참고문헌...50