나노결정 재료의 통전가압 소결

전문가 제언

○ 수 ㎚에서 수백 ㎚의 미세한 결정구조를 가지는 고밀도 벌크 재료의 물성은 보통의 재료와 크게 다르다. 결정립의 크기나 결정립계의 화학조성이 재료의 자기적, 광학적, 열적, 전기적 성질에 의해 큰 영향을 미치기 때문이다. CAPAD법은 나노결정 구조를 유지하면서 고밀도 벌크 재료를 제조할 수 있는 효과적 기술로 크게 주목받고 있다.

○ CAPAD법에는 전도성과 비전도성의 원료 분말이 모두 사용될 수 있다. 전자의 경우에는 주로 분말의 저항 열에 의해 가열되지만 후자의 경우에는 다이와 플런저에 발생하는 저항 열이 열원이 된다. 이와 같은 사용가능한 원료의 다양성은 이 기술의 잠재적인 효용성을 더욱 크게 하는 요인이다.

○ CAPAD법은 본문에 예시된 산화철이나 8YSZ의 경우와 같이 단순한 소결 뿐 아니라 MoSi2, FeAl, NbAl3, TiN-TiB2와 같은 고밀도 나노 구조의 세라믹, 금속간 화합물, 복합재료의 합성과 소결을 동시에 수행하는 데에도 이용할 수 있다. 합성반응이 발열반응인 경우에는 저항열에 반응열이 추가되므로 공정의 제어가 더 어려워지는 문제점이 있다.

○ CAPAD법이 단순한 저항가열과 다른 점은 분말에 맥동 직류(pulsed DC current)를 가하여 분말 간에 방전 현상을 일으킨다는 것이다. 그에 의해 표면 산화물과 불순물이 제거됨으로써 분말이 활성화되고 결과적으로 소결반응이 촉진된다고 추정된다. 그러나 이런 과정의 근본적 메커니즘에 대한 이해는 아직 불충분하다.

○ 원료 분말의 입도와 응집도 및 가열속도와 압력을 조절함으로써 결정 성장이 일어나는 임계온도를 제어할 수 있으며, 그 중에서도 가열속도를 빨리 하는 것이 특히 중요하다고 한다. 그러나 이러한 것은 현상학적 고찰일 뿐이고 앞으로 더 근본적인 원리를 이해하기 위한 노력이 필요하다.

저자

J. E. Alaniz, J. R. Morales, and J. E. Garay

자료유형

학술정보

원문언어

영어

기업산업분류

재료

연도

2010

권(호)

62(2)

잡지명

JOM Journal of the Minerals, Metals and Materials Society

과학기술
표준분류

재료

페이지

58~62

분석자

심*주

분석물

• 나노결정 재료의 통전가압 소결.pdf [481,022 byte]

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