세라믹스의 인텔리전트 나노소결

전문가 제언

○ 전통적인 분말야금학에서 소결반응기구는 열역학에 기초를 두고 있다. 즉 구형으로 가정한 두 개의 입자가 소결하는 동안 점 접촉으로 부터 결합을 통하여 변화해 나가는 모델이다. 이 과정에서 네크(neck)의 성장은 새로운 결정립계를 형성하게 된다. 시간이 경과하면 두 입자는 하나의 입자로 합쳐지며 결정립을 만든다.

○ 이때 두 개의 입자 사이에는 물질의 이동 현상이 생기는데, 이 현상은 물질의 유동과 확산에 의해서 이루어진다. 치밀화 과정의 반응기구는 유동과 확산 이외에 소성변형이 포함된다. 이러한 이론을 바탕으로 여러 과학자에 의해서 물질이동에 관한 모델이 제시되었다.

○ 물질의 유동은 점성유동(viscous flow)과 소성유동(plastic flow)으로 나눈다. 이 중 점성유동은 유리와 같은 비정질 물질을 소결할 때 물질의 이동은 원자들 상호 간 협력에 의해서 이동한다는 메커니즘으로써 J. Frenkel가 제안했다. 또 소성유동은 고온에서 물질 원소의 전위차로 발생하는 크립(creep), 슬립(slip), 클라임(climb) 현상을 반응기구로 제시한 Nabro Herring의 이론이 있다. 또 확산이론은 Kuczynski가 제시한 소결 메커니즘이다.

○ 본고에서 제시한 소결반응기구는 상기 중에서 물질의 유동에 관한 이론에서 시작된 것이다. 이 이론이 한 단계 발전한 뉴토니언 점성유동식을 나타냈다. 이 식과 함께 펄스방전 소결장치와 마이크로파 가열장치의 각종 제어조건과 비교하였다. 즉 이들 장치가 가지고 있는 특징인 고밀도의 소결체를 매우 짧은 시간 내에 얻을 수 있다는 현상을 이해할 수 있었다.

○ 소결 메커니즘을 이해하려면 이론물리학과 관련된 수학적 지식이 필요하다. 최근에 수학적 지식이 난해하다는 이유로 대학에서 기피하는 경향이 있다. 또 이론물리학을 전공하는 과학자도 줄어들고 있다. 재료과학자들은 기초과학의 초석이 되는 수학·물리학에 더욱 관심을 가져야 한다.

저자

Hiroshi Kimura

자료유형

학술정보

원문언어

일어

기업산업분류

재료

연도

2010

권(호)

57(12)

잡지명

粉體およぴ粉末冶金

과학기술
표준분류

재료

페이지

769~778

분석자

허*도

분석물

• 세라믹스의 인텔리전트 나노소결.pdf [241,433 byte]

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