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방전 가압소결한 mullite-zirconium 세라믹스 특성

전문가 제언: ○ 자동차나 공구에서 세라믹스와 세라믹 복합재료는 베어링, 밸브, 밀봉재, 실린더 내장재, 피스톤 링 등에 유용한 재료로 알려졌다. 최근 ZrO2를 원료로 한 복합재료를 만들어서 특별한 용도로 사용되고 있다. ZrO2?SiO2?Al2O3 3 성분계 안에서 멀라이트-ZrO2는 제조업자나 과학자가 관심을 가지는 복합재료 중의 하나이다.

○ 3Al2O3·2SiO2의 식으로 표시되는 멀라이트는 녹는 온도가 높고, 화학적으로 안정하며 열팽창계수와 열전도율이 낮고 고온에서 꺾임 강도가 높으며 크리프 속도가 느리고 열 충격 저항이 크다. 그러나 멀라이트는 다른 구조재료(ZrO2, SiC 및 Si3N4)보다 파괴 인성이 낮고 치밀한 재료를 얻기 어려워서 널리 사용하지 않는다.

○ 한편, ZrO2는 고온에서 기계적 강도가 높고 규산질과 금속 용융물에 젖기 쉽다. 따라서 멀라이트 매트릭스에 보강제로 ZrO2를 첨가하여 복합재료를 만들면 여러 가지 장점이 있어서 내화물과 세라믹스에 널리 사용할 수 있다. 지르콘-알루미나(ZrSiO4?Al2O3) 혼합물에서 플라스마 불꽃 분사와 같은 방법으로 멀라이트-ZrO2 복합재료를 만들었다.

○ Al2O3와 ZrSiO4를 반응 소결하는 것이 멀라이트 매트릭스를 강하게 만들어서 균질의 멀라이트-ZrO2 복합재료를 만드는 방법이다. 본 연구에서 원료를 분쇄하고 혼합 성형한 시편과 수열 합성한 원료를 성형한 시편을 방전 가압 소결하여 mullite-zirconium 세라믹스를 만들어 시편의 조직, 결정상, 물리적 성질 등을 조사하여 일반적으로 성형하고 소성하여 얻은 재료보다 물성이 훨씬 좋은 재료를 얻을 수 있음을 보여 주었다.

○ 이 연구에서 사용한 방전 가압 소결법으로 시편을 만들 때에는 일축성 가압 소결함으로 얻어진 제품의 모양이 한정되어 있다. 따라서 그 용도에 제한을 받는다. 압축하는 방법을 개선하든가 소성 기구를 더욱 연구하면 이 재료의 용도가 더욱 넓어지리라 생각한다.

저자: A. V. Hmelov and I. Shteins
자료유형: 학술정보