세라믹 소결체 미세조직 관찰

목차

1. 초록
2. 이론적배경
3. 실험방법
4. 결과및고찰

본문내용

이 실험은 고상소결과 액상소결을 통해 얻어진 세라믹 시편의 미세조직을 관찰하여 고상소결과 액상소결 미세조직의 차이를 구분하기 위해 진행 되었다.

<중 략>

2.2 소결 현상 (sintering Phenomena)
소결이란 비금속 또는 금속의 분말을 가압 성형한 것을 녹는점 이하의 온도(0.7Tm ~0.8Tm)에서 열처리한 것이다. 소결과정을 거치면 분말 간에 결합이 생기면서 성형된 모양으로 굳게 된다. 이는 요업제품 또는 세라믹, 분말야금, 서멧 등을 제조하는 중요한 수법이다.
효율적으로 원하는 형태의 소결체를 얻기 위해서는 원료 분말이 가능한 미세하고 균질해야 한다. 이는 소결이 일어나는 구동력(driving force)이 미세한 분말의 표면이 지니는 과잉 에너지이기 때문이다. 그러므로 비표면적이 큰 미분말들은 에너지적으로 불안정한 상태이기 때문에 적정의 온도만 주어진다면 물질 이동(mass transfer)이 일어나게 된다. 적정의 온도가 주어질 경우, 상대적으로 높은 에너지를 갖는 고상-기상 계면 에너지를 상대적으로 에너지가 낮은 고상-고상 계면 에너지로 대체하는 동시에 과잉 에너지에 해당하는 표면을 줄이기 위해서 서로 들러붙으면서 성장하는 소결이 일어난다. 소결 과정이 일어나면 분말들이 준안정 상태(metastable state)인 다결정체를 형성하게 된다.
소결은 크게 두 단계로 나뉜다. 높은 표면 에너지를 낮은 에너지 값으로 전환하는 과정을 치밀화(Densification)라고 불리는 높은 표면 에너지를 낮은 에너지 값으로 전환시키는 과정과 조대화(Coarsening) 또는 입성장(Grain Growth)이라 불리는 전체 표면적을 줄여나가는 과정이 있다. 아래 그림2를 보면 보다 구체적으로 알 수 있다.
결국 원하는 형태의 세라믹스를 제조하기 위해서는 원료 분말의 성형성이 높아야하므로 분말의 입자가 매우 작은 것을 사용해야만 하고, 성형체를 실제로 쓰기 위해서는 각 입자들이 서로 붙어야만 하는데 이것을 가능하게 하는 과정이 소결이다.

참고 자료

세라믹 재료 실험책 - 이경호 교수님
요업공정 - James S. Reed, 김성식, 김종희, 박지연 (공역)