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내열성세라믹스 탄화규소의 상압 저온소결 기술 개발 소결조제를 사용 250℃ 낮추다.
  • 편집부
  • 등록 2003-07-05 21:35:09
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물질, 재료연구기구의 田中英彦 어소시어트 디렉터 등은 대표적인 내열성 세라믹스 탄화규소의 상압, 저온소결기술을 개발했다. 알루미늄, 붕소, 카바이드계 소결 조제를 사용하여 소결온도를 200~250℃ 낮춘 것. 또 알루미늄 원자가 탄화규소 속에 고용함으로써 세라믹스의 결점인 무름(파괴인성)도 개선할 수 있었다고 한다. 탄화규소 세라믹스는 고온강도나 내식성, 내마모성이 우수하여 메커니컬 실 등 기계부품에 사용되고 있다. 또 에너지 효율 향상을 위하여 터빈 브레이드재 등에 채용이 검토되고 있다. 그러나 소결온도가 2100℃ 이상으로 제조 원가가 높고, 파괴인성치가 낮은 등으로 대형부재에 대한 사용이 이루이지 못하고 있다. 田中 디렉터 등은 이들의 개선을 위해 소결조제로 알루미늄 볼론 카바이드를 사용하면 1900℃ 정도에서 소결할 수 있다는 것을 밝혀냈다. 신물질은 탄화규소와 공존하면 1800℃ 이하에서 용융, 저온소결이 가능하게 된다. 또 원료인 탄화규소는 6층 6방정의 결정구조인데, 알루미늄이 고용하면 4층 6방정 결정으로 다형전이를 일으켜 결정의 모양이 판 모양이 된다. 이것이 소결체를 강하게 연결하여 세라믹스의 약점이 되고 있는 무름을 개선했다. 인성치는 시작 단계에서 4메가펄스로 구조재료로도 사용할 수 있는 강도였다. 지금까지의 붕소, 탄소계 조제의 경우는 소결온도가 높은데다가 인성치가 낮았다. 또 알루미나 이트리아계 조제의 경우 인성치는 높지만 핫프레스법으로 소결할 필요가 있는 이외에 소결성에도 난점이 있었다. 새 소결법은 상압에서의 소결온도를 낮춤과 동시에 인성치 개선으로 실용성은 높인 것. 田中 디렉터는 산업계와 협력하여 용도개발에 들어갈 계획이라고 밝히고 있다. (NK)

 

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