초록 ▼

질화규소 고유의 침상정 미세구조를 활용하여 포집성능과 통기성능이 동시에 우수한 신개념의 필터 개발을 위하여 "요소기술 개발"과 "실용화기술 개발"을 병행으로 연구를 추진하였다.
$\bullet$ 요소기술 개발
- Si 혼합분말 성형체의 질화반응: 소결조제의 조성/첨가량의 영향, Si 분말 크기의 영향, 기공형성제의 크기/첨가량의 영향
- Si 혼합분말 성형체의 후소결반응: 소결조제 조성에 의한 입자재배열, Al2O3첨가에 의한 열전도도 변화, 기공율 예측 알고리즘, 통기율 향상 방안

질화규소 고유의 침상정 미세구조를 활용하여 포집성능과 통기성능이 동시에 우수한 신개념의 필터 개발을 위하여 "요소기술 개발"과 "실용화기술 개발"을 병행으로 연구를 추진하였다.
$\bullet$ 요소기술 개발
- Si 혼합분말 성형체의 질화반응: 소결조제의 조성/첨가량의 영향, Si 분말 크기의 영향, 기공형성제의 크기/첨가량의 영향
- Si 혼합분말 성형체의 후소결반응: 소결조제 조성에 의한 입자재배열, Al2O3첨가에 의한 열전도도 변화, 기공율 예측 알고리즘, 통기율 향상 방안
$\bullet$ 실용화기술 개발
- 하니컴의 소성: 압출/탈지/질화/후소결/플러깅 조건 확보
- 하니컴의 특성평가: 소재특성, 감압특성 평가

Abstract ▼

Technology roadmap for the development of Si3N4 filter for a DPF application was constructed first and all the researches are carried out along the milestone on it. The following subjects have been covered during the 2nd phase.
1. Development of key technology
(1) Nitriding behavior of Si powd

Technology roadmap for the development of Si3N4 filter for a DPF application was constructed first and all the researches are carried out along the milestone on it. The following subjects have been covered during the 2nd phase.
1. Development of key technology
(1) Nitriding behavior of Si powder compact
- size of raw Si powder
- the effect of sintering additive: composition, content
- the effect of pore former: size, content
(2) Microstructural control of Sintered-RBSN
- the effect of sintering additive: composition, content
-> rearrangement phenomena dominated by viscosity of liquid phase
- the effect of pore former: size, content
- pore structure depending on the size ratio of Si to pore former
- pore structure depending on the dilute agent Si3N4
- development of an algorithm to calculate porosity
- relation between nitriding time and microstructure of SRBSN
- feasibility of enhancing the permeability: porosity and effective pore channel size
2. Development of Practical technology
- burn-out, nitriding, sintering of small size honeycomb
- burn-out, nitriding, sintering, plugging of test size honeycomb
- burn-out, nitriding, sintering, plugging of real size honeycomb
- characterization of test size honeycomb: material properties, pressure drop

목차 Contents

• 제 1 장 연구개발과제의 개요 ... 15
• 1 절 연구개발의 목적 ... 15
• 2 절 연구개발의 필요성 ... 16
• 3 절 연구개발의 범위 및 내용 ... 18
• 제 2 장 국내외 기술개발 현황 ... 23
• 1 절 국외의 기술 동향 ... 23
• 2 절 국내의 기술 동향 ... 24
• 3 절 국내외 유사 기술과의 차별성 ... 25
• 제 3 장 연구개발수행 내용 및 결과 ... 27
• 3.1 주관연구기관의 연구 성과: 한국기계연구원부설재료연구소 ... 27
• 3.1.1 요소 기술 개발: Si 혼합분말 성형체의 질화/후소결 및 특성평가 ... 27
• 3.1.1.1 소결조제 첨가량의 감소에 따른 제특성 변화 ... 28
• 3.1.1.2 Si 분말 입자 크기의 영향 ... 33
• 3.1.1.3 Si 분말과 기공형성제의 크기 비에 따른 기공형상 변화 ... 37
• 3.1.1.4 입자재배열 억제에 의한 기공율 향상 ... 42
• 3.1.1.5 다공성 SRBSN의 열전도도에 미치는 Al203 첨가의 영향 ... 46
• 3.1.1.6 기공율 예측 알고리즘 개발 ... 50
• 3.1.1.7 후소결 미세구조에 미치는 질화반응 시간의 영향 ... 57
• 3.1.1.8 통기율 향상을 위한 조성 및 공정 변수 제어 ... 65
• 3.1.1.9 질화반응에 미치는 첨가제(소결조제, 희석제)의 영향 ... 73
• 3.1.1.10 질화규소 분말 첨가에 의한 반응소결체의 기공구조 변화 ... 80
• 3.1.2 실용화 기술 개발 성과: 하니컴 압출체의 플러깅/탈지/질화/후소결 및 특성평가 ... 86
• 3.1.2.1 소형하니컴의 탈지/질화/후소결 거동 ... 86
• 3.1.2.2 테스트용 하니컴의 플러깅/탈지/질화/후소결 거동 ... 94
• 3.1.2.3 실형상 하니컴의 플러깅/탈지/질화/후소결 거동 ... 102
• 3.1.2.4 테스트용 하니컴의 소재특성 평가 ... 105
• 3.2 위탁연구기관의 연구 성과1: 자동차부품연구원 ... 111
• 3.2.1 필터소재 특성평가 ... 111
• 3.2.1.1 반응성 시험 ... 111
• 3.2.2 압력손실 및 포집특성 ... 114
• 3.2.2.1 장치 구성 ... 114
• 3.2.2.2 필터별 차압 분석 ... 115
• 3.2.2.3 포집 특성 ... 117
• 3.3 위탁연구기관의 연구 성과2: 순천향대학교 ... 118
• 3.3.1 Fabrication of porous Si3N4-Si2N2O ceramic composites using multi-pass extrution process ... 118
• 3.3.2 Fabrication of porous RBSN ceramic using PMMA as a pore forming agent ... 138
• 제 4 장 목표 달성도 및 관련분야에의 기여도 ... 143
• 1 절 목표 달성도 ... 143
• 2 절 관련분야에의 기여도 ... 145
• 제 5 장 연구개발결과의 활용계획 ... 146
• 제 6 장 연구개발과정에서 수집한 해외과학기술정보 ... 147
• 제 7 장 참고문헌 ... 148