초록 ▼

SiC는 공유결합성 화합물로서 cubic(3C)을 비롯한 여러가지hexagonal/rhombohedral polytype (2H, 4H, 6H, 15R, 21R)등을 갖고 있으며, 특히 SiC의2H polymorph는 AlN 및 Al2OC와 동질구조를 갖고있다. 이러환 동질구조에서의 상전이를 통한 고용체의 경우에 나타나는 새로운 미세구조 및 기계적 특성에 대한 관심과 연구가많이 진행되고 있으며 이 재료에 대한 기술이 향후 산업사회에 기술적, 경제적 파급효과가있을 것으로 기대되어 새로운 다기능성 재료로 부각되고 있다

SiC는 공유결합성 화합물로서 cubic(3C)을 비롯한 여러가지hexagonal/rhombohedral polytype (2H, 4H, 6H, 15R, 21R)등을 갖고 있으며, 특히 SiC의2H polymorph는 AlN 및 Al2OC와 동질구조를 갖고있다. 이러환 동질구조에서의 상전이를 통한 고용체의 경우에 나타나는 새로운 미세구조 및 기계적 특성에 대한 관심과 연구가많이 진행되고 있으며 이 재료에 대한 기술이 향후 산업사회에 기술적, 경제적 파급효과가있을 것으로 기대되어 새로운 다기능성 재료로 부각되고 있다. 본 연구에서는 출발원료로β-SiC와 AlN 및 α-SiC 분말을 사용하여 혼합된 각각의 조성을 3 cm 직경, 0.5 cm 두께로 성형하여 열간가압소결에 의하여 고밀도의 SiC-AlN 고용체가 1870℃에서 2030℃ 사이의 온도범위에서 제조되어졌으며 XRD, SEM, TEM을 이용하여 상전이 거동 및 미세구조적평가를 하였으며 기계적 특성평가가 행하여졌다.온도와 SiC/AlN의 조성비 및 seed의 존재에 따라 AlN과 β-SiC(3C) 분말의 반응은2H(wurzite) 구조로의 전이를 나타내었다. 결정상들은 SiC-rich 및 AlN-rich 고용체로 구성되었다. 2030 ℃, 1시간에서 5wt%의 α-SiC seed를 첨가한 50%AlN/50%SiC의 조성에대하여 완전한 고용체가 얻어졌으며, 미세구조가 비교적 균일한 2H상의 결정립 크기를 가지고 균일한 성장경향을 나타내었다. 평균 파괴인성 값은 6.4-6.9 MPa·m1/2을 나타내었으며 이중 5W50A가 가장 높은 값을 나타내었다. 이 파괴인성 값은 SiC-AlN 고용체의 다른 보고(2.2 - 3.4 MPa·m1/2)보다 높은 수치를 나타내어 SiC-AlN 고용체에 있어서 α-SiC seed의 변수가 전이기구 및 결정립의 크기와 모양을 조절하여 비교적 균일한 결정립분포도 안의 columnar 구조의 crack deflection 역할에 의하여 파괴인성을 높일 수 있었다.

Abstract ▼

SiC is a covalant compound which exists either in a cubicstructure (3C) or in various hexagonal or rhombohedral polytypes (2H, 4H, 6H, 15R and21R). The 2H polymorph of SiC is isostructural with AlN and Al2OC with a strongcovalent bond. The similarity between two structures and their prop

SiC is a covalant compound which exists either in a cubicstructure (3C) or in various hexagonal or rhombohedral polytypes (2H, 4H, 6H, 15R and21R). The 2H polymorph of SiC is isostructural with AlN and Al2OC with a strongcovalent bond. The similarity between two structures and their properties suggeststhat alloying of one with other may provide the potential for property optimization.SiC-AlN solid solutions with a 3 cm in diameter by 0.5 cm thick were fabricated frompowder mixtures by hot-pressing in the 1870℃ to 2030℃ temperature range. Thephase transformation behaviour and compositional microstructural evolution withcolumnar inter-grain growths were investigated using XRD, SEM and TEM.The reaction of AlN and β-SiC powder transformed to the 2H structure appearedto depend on the temperature and SiC/AlN ratio and seeds of α-SiC presents. Thecrystalline phases consisted of SiC-rich solid solution phase and AlN-rich solid solutionphase. For a composition of 50% AlN/50% SiC with a seeding of 2, 5 and 8 wt% forα-SiC at 2030℃ for 1 h, complete solid solution could be obtained. The phasetransformation was influenced by the seeding resulting in a lowering of thetransformation temperature and renovational values in fracture toughness. At 2030℃for 1 h, for a composition of 50 % AlN/50 % SiC with a seeding of 5 wt% α-SiC, themicrostructures are equiaxed with a relatively homogeneous grain size of 2 H phase.The variation of the seeding of α-SiC in SiC-AlN solid solutions could be attributed tothe transformation behaviour and differences in size and shape of the grains as well asgrain size distributions. The values of the fracture toughness are proposed to be amaximum of 6.9 MPa·m1/2.

목차 Contents

• 1) 서론...9
• 2) 연구방법 및 이론...10
• 3) 결과 및 고찰...13
• 4) 결론...21
• 5) 인용문헌...21
• 6) 연구수행관련 논문발표목록서...23
• 7) 자체평가서...25