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첨단기술정보

소결에 있어서 분말 성형체의 수축변형과 입자 성장거동의 시뮬레이션

전문가 제언: 계산기 시뮬레이션에 의하여 소결 중의 세라믹스 부품의 수축거동, 내부응력을 예측하는 것은, 비틀림이나 깨어짐이 없는 건전한 소결체를 얻기 위해서 유효하다. 소결은 분체로부터 벌크체로 변하는 과정이지만, 현재 가장 실용적인 역학적 시뮬레이션방법은 유한요소법 등에 의한 연속체 모델을 이용하는 방법이다.

재질 제어의 점으로부터는 조직형성 시뮬레이션이 필요하지만, 이들은 입자 레벨의 방법이 중심으로 된다. 미세조직과 소결수축은 서로 영향을 미치기 때문에, 본래는 양쪽을 동시에 계산하는 것이 이상적이다. 그러나 현재의 계산기 능력에서는 분말입자 레벨의 시뮬레이션을 매크로적인 부품 레벨의 영역 모두에 걸쳐서 수행하는 것은 곤란하다.

대표적인 조직만을 취급하는 멀티 스케일 해석방법도 개발되어 있지만, 일반적으로는 미세구조의 영향을 모델화 하고, 매크로적인 계산에 취해지는 방법이 이용된다. 소결 수축변형으로부터 바라보는 경우, 미세구조의 기초적 파라미터로 되는 것은 기공형태 결정입경이다. 기공의 크기나 형상은 소결의 구동력을 좌우하고, 결정입자의 거친 성장화는 소결속도에 영향을 미친다.