A study on the measurement of thermophysical properties of ${Al}_{2}{O}_{3}, {Si}_{3}{N}_{4}$ and SiC series by a single rectangular pulse heating

방향파 펄스 가열에 의한 ${Al}_{2}{O}_{3}, {Si}_{3}{N}_{4}$, SiC 계열의 열물성치 측정에 관한 연구

In this study, thermophysical properties of the engineering ceramic materials such as $Al_{2}$O$_{3}$, Si$_{3}$N$_{4}$ and SiC were measured b y a single rectangular pulse heating method. The values of thermal diffusivities, specific heats, and thermal conductivities were measured as a function of temperature ranging form room temperature to 1300K. The measured thermal properties of one group of ceramic material were compared with those of other group and discussed in detail in connection with the chemical composition. Thus, some criteria for thermal design with the engineering ceramic materials were proposed.

본 연구에서는 시편을 유한원판으로 하고 방형파펄스가열을 채용한 경우 이론 적인 검토와 실험측정으로서 그 방법을 적용할 때 측정장치와 컴퓨터를 직접 접속시켜 시료의 열물성치인 열확산계수와 비열 그리고 열전도계수를 보다 높은 정확도로 측정 하였다. 또한 고온에 있어서 시료표면으로부터 그 주위에 방출하는 열물질을 고헌하 였고, 초기조건및 경계조건을 실험조건과 부합되도록 가정함으로써 무차원 온도상승을 구할 수 있는 열전달 지배방정식의 해를 변수분이법으로 해석하였다. 측정에 사용했 던 시료는 내연기관, 열교환기, 기계요소, 화학반응장치 등 기계구조용 및 기계부품용 재료로서 내식성이 우수하면서, 고온도하에서 강도가 크고, 열팽창계수가 비교적 적고, 열적변형이 적은 고성능세라믹인 알루미나(Al$_{2}$O$_{3}$),탄화규소(SiC), 질화규소 (Si$_{3}$N$_{4}$) 계열을 상온에서 약 1300K 온도범위까지 열물성치를 측정하고, 동 일계통의 시료라 할지라도 화학조성을 중량비율로 첨가했을 경우 열물성치가 다르기 때문에 그들 사이의 관계에 대해서도 검토하였다.