• 제목/요약/키워드: ${Al_2}{O_3}-{ZrO_2}$

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지르코니아-알루미나 세라믹 복합재료에 관한 연구 (A Study on the Alumina Ceramic Composite Dispersed With the Zirconia)

  • 박재성;이영신
    • 전자공학회논문지 IE
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    • 제49권2호
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    • pp.1-8
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    • 2012
  • 단사정 구조의 순수 $ZrO_2$ 또는 5.35wt%의 $Y_2O_3$를 첨가한 정방정 구조의 $Y_2O_3(Y-TZP)$$Al_2O_3$에 첨가하여 그 기계적 특성 및 열충격 저항성을 연구하였다. $ZrO_2(m)$와 Y-TZP의 첨가량이 커짐에 따라 $Al_2O_3$의 소결 밀도가 증가하였다. 또한 Y-TZP의 첨가량이 증가함에 따라 비커스 경도도 증가하였고 첨가량 20wt%에서 최고값을 나타내었다. 시편의 경도는 소결 밀도에 의존함을 알 수 있었다. $ZrO_2(m)$나 Y-TZP 첨가량의 증가는 파괴인성을 향상시키는 결과를 얻을 수 있었다. 이러한 결과로 $Al_2O_3$의 경도는 $ZrO_2$의 transformation toughening 뿐 아니라 미세균열 강화에서도 얻어짐을 알 수 있었다. 단사정 구조의 순수 $ZrO_2$의 첨가는 $Al_2O_3-ZrO_2$의 열 충격 저항성을 향상시켰다. 결정입도는 $ZrO_2$의 첨가량이 증가함에 따라 커진다.

침전법에 의한 Al2O3-ZrO2-Y2O3계 세라믹스의 기계적 특성 (Mechanical Properties of the Ceramics of the System Al2O3-ZrO2-Y2O3 Prepared by the Precipitation Method)

  • 김준태;이홍림
    • 한국세라믹학회지
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    • 제25권4호
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    • pp.364-372
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    • 1988
  • The mechanical properties and microstructure of ceramics of the system Al2O3-ZrO2-Y2O3 sintered at 1$650^{\circ}C$ for 2h after powder preparation by the precipitation method from Al2(SO4)3.18H2O, ZrOCl2.8H2O and YCl3.6H2O were investigated. The Al2O3-ZrO2-Y2O3 ceramics sintered at 1$650^{\circ}C$ for 2h after mixing alpha-Al2O3 and ZrO2-Y2O3 powders, both were separately precipitated and calcined, were found to have the relative density higher than 97.5% so that the strengthening and toughening mechanisms could be explained mainly as the stress-induced phase transformation. On the other hand, the sintered bodies prepared by co-precipitating the three starting materials were measured to have the relative density lower than 85% so that the degradation of strength were observed above 15 vol% ZrO2 contents due to the high porosity by which the effect of stress-induced phase transformation was assumed to be depressed.

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$Al_2O_3-ZrO_2$계에서 기계적 성질에 미치는 준안정 저앙 $ZrO_2$상의 효과 (Effect of Metastable Tetragonal $ZrO_2$ Phase on the Mechanicmal Properties in $Al_2O_3-ZrO_2$ System)

  • 김진영;황규홍;김환
    • 한국세라믹학회지
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    • 제21권2호
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    • pp.149-155
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    • 1984
  • The effect of $ZrO_2$ dispersed phase on the mechanical properties in $Al_2O_3$-$ZrO_2$system has been studied. There are both metastable tetragonal phase and stable monoclinic phase of $ZrO_2$particles diespersed in Al2O3 matrix at room temperature. Metastable tetragonal $ZrO_2$ changes to the stable monoclinic structure within the stress field of the crack. And microcracks are formed by the expansion of $ZrO_2$during the tetragonal-monoclinic transformation on cooling. Therefore stress-induced phase transformation and inclusion-induced microcracking contribute to the mec-hanical properties of $Al_2O_3$-$ZrO_2$system. Sintered composites containing 10m/o $ZrO_2$ yield KiC values of 6.5MN/$m^{3/2}$ much greater than that of pure $Al_2O_3$ This increase results from microcrack extension and stress-induced phase transformation absor-bing energy by crack propagation. Flexural strength of composites is decreased considerably in comparison with pure $Al_2O_3$ This decrease results from microcrack as a crack former and higher porosity than pure $Al_2O_3$.

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Al첨가에 의한 무수축 Mullite-$ZrO_2$ 요업체의 제조에 관한 연구 (A Study on the Fabrication of Shrinkage-Free Mullite--$ZrO_2$ Ceramics with Al-Additives)

  • 김정욱;김일수
    • 한국재료학회지
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    • 제5권7호
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    • pp.888-896
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    • 1995
  • Al 금속분말을 zircon sand (ZrSiO$_4$)와 A1$_2$O$_3$혼합체에 첨가하여 반응소결시킴으로써 무수축 Mullite-ZrO$_2$, 요업체를 얻고자 하였다. 반응식, 3(Al+Al$_2$O$_3$)+2ZrSiO$_4$$\longrightarrow$3A1$_2$O$_3$ .2SiO$_2$+2ZrO$_2$에 의하여 ZrO$_2$-강화 Mullite 요업체를 제조하였다. Al 분말은 A1$_2$O$_3$에 대해 0-30 무게 퍼센트까지 대체하였다. 평량한 분말을 볼밀하여 혼합 분쇄한 후, 정수압 성형하여 시편을 제조하고, 온도범위 1450-1$600^{\circ}C$에서 3시간 반응소결시켰다. Al의 충분한 산화를 위해, 한편으로는 125$0^{\circ}C$에서 5시간동안 열처리를 거친후 소성온도로 올리기도 했다. Al을 첨가함으로서 반응은 촉진되었으며, 소성수축도 산화한 Al의 부피팽창에 의해 상쇄되어, 무수축요업체 제조의 가능성을 보였다. 박편모양을 한 비교적 큰 Al분말이 잘 분쇄되지 않음으로 해서, Al이 자리했던 곳에 큰 기공을 남겼다.

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$Al_2O_3/ZrO_2$복합체의 기계적 물성 및 파괴거동 (Mechanical Properties and Failure Analysis of $Al_2O_3/ZrO_2$ Composites)

  • 홍기곤;한동빈
    • 한국재료학회지
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    • 제2권3호
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    • pp.172-179
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    • 1992
  • $Al_2O_3/ZrO_2$복합분말에 상릉분말을 침가하여 상압소결법으로 $Al_2O_3/ZrO_2$복합체를 제조한 후, 밀도, 강도, 경도 및 파괴인성등의 물성을 측정하였으며 미세구조 및 파괴단면도 관찰하였다. 상용분말의 침가량이 중량비로 50%이하인 경우에는 평균 꺽임 강도가 640 MPa정도로 거의 변화가 없었으며, 50%이상 첨가된 경우에는 강도가 저하되었는데, 이는 미세조직과 관계가 있는 것으로 생각된다. 또한 파괴인성(4.3-5.3 $Mpam^{1/2}$)값은 상용분말 첨가량에 비례하여 증가하였다. 파괴단면 관찰결과 파괴원인으로는 가공에서 생기는 표면 결함, $ZrO_2$ agglomeration에 의한 crack-like void 및 $Al_2O_3/ZrO_2$ nano복합체 분말과 상용분말간의 소결성 차이에서 생기는 계면 분리등이 관찰되었는데, nano 복합 분말만을 사용한 소결체에서는 가공에 의한 표면 결함만이 파괴원으로 작용하였다. 또한, 파괴형태는 주로 transgranular fracture이었다

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ZrO2 입자의 분산방법에 따른 Al2O3/ZrO2 요업체의 특성 (Characteristics of Al2O3/ZrO2 Ceramics by the Dispersion Process of ZrO2 Particles)

  • 연상흠;김재준;황규홍;이종국;김환
    • 한국세라믹학회지
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    • 제42권8호
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    • pp.561-566
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    • 2005
  • For the homogeneous dispersion of $ZrO_2$ particles in $Al_2O_3/ZrO_2$ceramics, Zr-precusors were mixed with oxide $Al_2O_3$powders by chemical routes such as partial precipitation or partial polymerization of Zr-nitrate solutions. In case of the mechanical mixing of ultrafine $Al_2O_3$ and $ZrO_2$ oxide powders, relatively homogeneous dispersion was difficult to achieve so that the particle size and distributions of $ZrO_2$ were relatively inhomogeneous after sintering at high temperature. But when the Zr-Y-hydroxide were co-precipitated to ultrafine $Al_2O_3$ oxide powders followed by calcinations, homogeneous dispersion of nano-sized $ZrO_2$ particles in $Al_2O_3/ZrO_2$ composite ceramics were obtained. But because of the coalescence of dispersed $ZrO_2$ particles, dispersed $ZrO_2$ was grown up to more than 0.2${mu}m$ (200 nm) when sintered at the temperature of higher than $1500^{\circ}C$ But when the sintering temperature was kept to lower than $1400^{\circ}C$ by using nano-sized $\alpha-alumina$, the particle size of dispersed $ZrO_2$ could be sustained below 0.1 ${\mu}m$. But the coalescence of dispersed $ZrO_2$ between $Al_2O_3$ particles could not be avoided so that the mechanical properties were not enhanced contrary to the expectations. So Zr-polyester precursors were precipitated and coated to the surface of ultrafine $\alpha-alumina$ powders by the polymerization of Ethylene Glycol with Citric Acid and Zirconium Nitrate. By this dispersion much more uniform dispersion of $ZrO_2$ was achieved at $1450\~1600^{\circ}C$ of sintering temperature ranges. And due to especially discrete dispersion of $ZrO_2$ between $Al_2O_3$ particles, their mechanical strength was more enhanced than mechanical mixing or hydroxide precipitation methods.

졸-겔법으로 제조된 ZrO2/Al막의 열처리 온도에 따른 양극산화 특성 (Annealing Temperature Dependence on Anodizing Properties of ZrO2/Al Films Prepared by Sol-gel Method)

  • 박상식;이병택
    • 한국세라믹학회지
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    • 제40권9호
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    • pp.909-915
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    • 2003
  • 알루미늄 전해캐패시터에서 양극산화막은 유전체로서 중요한 역할을 하는데 높은 캐패시턴스를 얻기 위하여 알루미늄 위에 ZrO$_2$ 막을 졸-겔법으로 코팅하고 양극산화시킨 후 이들이 특성을 연구하였다. 코팅과 건조를 4~10회 반복하여 제조된 막들을 300~$600^{\circ}C$에서 열처리하였으며 ZrO$_2$/Al 막을 양극산화 시킨 후 ZrO$_2$/Al-ZrO$_{x}$ /Al$_2$O$_3$의 세층이 알루미늄 기판 위에 형성되었고, $Al_2$O$_3$ 층의 두께는 열처리 온도가 증가함에 따라 ZrO$_2$ 막의 치밀화로 인해 감소하였다. ZrO$_2$ 막은 30$0^{\circ}C$에서도 미세한 결정질 구조를 가지고 성장하였으며, 열처리와 양극산화 후 나타나는 알루미늄박의 캐패시턴스는 저온에서 열처리한 박이 큰 값을 보이는데 이는 ZrO$_2$ 막 자체의 캐패시턴스가 큰 것이 기인한다. 400V로 양극산화한 후 ZrO 막을 코팅한 알루미늄박의 캐패시턴스는 코팅하지 않은 경우 보다 약 3배 정도의 큰 값을 보여 복합산화물층을 갖는 알루미늄박은 알루미늄 전해캐패시터에의 적용가능성을 보였다.

SiC와 $ZrO_2$를 함유하는 ${Al_2}{O_3}$ 입자복합체의 균열저항거동 : I. 실험 (R-Curve Behavior of Particulate Composites of ${Al_2}{O_3}$ Containing SiC and $ZrO_2$: I. Experiment)

  • 박관수;이승환;이재형
    • 한국세라믹학회지
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    • 제37권4호
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    • pp.359-367
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    • 2000
  • Particulate composites of Al2O3/SiC, Al2O3/ZrO2 and Al2O3/ZrO2/SiC have been fabricated to investigate their R-curve behaviors and toughening mechanisms. Al2O3 containing 30 vol% SiC particles of 3${\mu}{\textrm}{m}$ showed rising R-curve behavior owing to the strong crack bridging by SiC particles. The fracture toughness reached 9.1 MPa {{{{ SQRT {m} }} at the crack length of 1000${\mu}{\textrm}{m}$. On the other hand, ZrO2-toughened Al2O3 had a high flat R-curve since it rose steeply in the short crack region due to the well known transformation toughening. For Al2O3/ZrO2/SiC composites, the R-curve behavior was similar to that of Al2O3/SiC but with slightly higher toughness. The SiC particles in this composite decreased the amount of transformable tetragonal phase to reduce the effect of transformation toughening by 50%. It was also found that the fracture toughness of this composite with two different toughening mechanisms was markedly lower than that estimated by the simple addition of two contributions.

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섬유단상 Al2O3-ZrO2 세라믹 복합재료의 미세조직제어 (Microstructure Control of Fibrous Monolithic Al2O3-ZrO2 Composites)

  • 김기현;김택수;이병택
    • 한국재료학회지
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    • 제13권4호
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    • pp.213-218
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    • 2003
  • Fibrous monolithic control of$ Al_2$$O_3$ -$ZrO_2$composite was investigated by multi-pass extrusion process. To obtain sound $Al_2$$O_3$-X $O_2$sintered bodies, burning out and sintering process were carefully carried out. The sintered bodies showed continuous, fibrous monolithic microstructure without any swelling. Many microcracks were observed at the $Al_2$$O_3$-$ZrO_2$interfaces due to the mismatching of thermal expansion coefficient between $Al_2$$O_3$ and $ZrO_2$phase. Most of m- $ZrO_2$grains included twin defects such as (001), (010) and (011) type to accommodate the phase transformation induced stress.

Ni3Al-7.8%Cr-1.3%Zr-0.8%Mo-0.025%B 합금의 고온산화막분석 (Characterization of Oxide Scales Formed on Ni3Al-7.8%Cr-1.3%Zr-0.8%Mo-0.025%B)

  • 김기영;이동복
    • 한국재료학회지
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    • 제12권3호
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    • pp.220-224
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    • 2002
  • The oxide scales formed on $Ni_3Al$-7.8%Cr-1.3%Zr-0.8%Mo-0.025%B after oxidation at 900, 1000 and 110$0^{\circ}C$ in air were studied using XRD, SEM, EPMA and TEM. The oxide scales consisted primarily of $NiO,\; NiAl_2O_4,\;{\alpha}-Al_2O_3,\; monoclinic-ZrO_2,\; and \;tetragonal-ZrO_2$. The outer layer of the oxide scale was rich in Ni-oxides, whereas the internal oxide stringers were rich in Al-oxides and $ZrO_2$. Within the above oxide scales, Cr and Mo tended to exist as dissolved ions.