소결 - Ti3N4

소개

소결 - Ti3N4에 관한 모든 것

목차

소결의 기본적인 원리
소결성과 미세구조에 영향을 미치는 변수
반응 소결법에 의한 제조공정
각종 세라믹스의 강도의 온도 의존성
Si3N4 장점, 단점
질화규소 소결체의 특성
Si3N4 소결체의 특성

본문내용

◎ 소결(sintering)이란?

비금속 또는 금속의 가루를 가압 성형한 것을 녹는점 이하의 온도에서 열처리한 경우, 가루 간에 결합이 생겨 성형된 모양으로 굳는 현상. 요업제품 또는 세라믹, 분말야금, 서멧 등을 제조하는 중요한 수법이다. 소결의 구동력은 가루가 가진 여분의 표면에너지이다. 즉 분말이 단순히 모인 상태에서는 표면에너지의 총합이 최소가 되지 않고 열역학적으로는 비평형상태가 된다. 가열처리를 하면 표면에너지를 감소시키려는 방향, 즉 표면적이 감소하는 방향으로 물질이동이 일어나 입자들이 서로 결합된다. 소결과정에서 미세구조의 변화는 복잡한데, 일반적으로 다음의 세 단계로 나누어서 생각한다.
1) 초기단계.
입자간의 유착이 일어나, 이 부분의 면적이 점점 증가한다. 이 변화를 경부성장(neck growth)이라고 부른다. 이 단계에서, 상대밀도(소결체밀도의 이론밀도에 대한 비)는 약 0.5~0.6, 수축률은 4~5%정도가 된다.
2) 중기단계.
채널모양의 공극이 점점 좁아져서 상대밀도는0.6~0.95, 수축률은 5~20%가까이 증가한다. 일반적으로 입자의 성장이 뚜렷하게 일어난다.
3) 말기단계. 상대밀도가 0.95이상이 되어, 다면체화된 입자의 모서리 부분이나 입자내의 공극(기공이라고 함)이 남을 뿐이다. 외기와 통하는 기공을 통기공(open pore), 통하지 않는 기공을 고립기공(closed pore)라고 부르는데, 이 말기단계에서는 기공의 소멸에 의해 더욱 치밀화가 일어난다. 소결의 메커니즘은 물질수송 양식의 차이에 의해 증발-응축 메커니즘, 확산 메커니즘, 용해-석출 메커니즘, 유동 메커니즘으로 크게 나뉘어진다. 이들 중의 어느 메커니즘이 지배적으로 되는가는 주로 초기 소결의 단계에서 경부성장의 속도식 또는 수축 속도식을 이용한 해석에 의해 판정된다. 실제의 소결현상은 많은 경우, 몇 개의 메커니즘이 섞여서 일어난다.

참고자료

· 없음