• Title, Summary, Keyword: 소결

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방전플라즈마 소결법으로 제조한 Mo-Cu 합금 소결체의 물성 및 전기적 특성에 관한 연구

  • Lee, Han-Chan;Mun, Gyeong-Il;Lee, Bung-Ju;Sin, Baek-Gyun
    • Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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    • pp.277-277
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    • 2011
  • Mo-Cu 합금은 고강도이고 우수한 열전도성 및 전기전도성를 가지는 특성이 있어 현재 방열소재, 반도체 부품, 자동차 부품 등 여러 응용분야에서 연구가 활발히 진행되고 있다. 본 연구에서는 서로 고용성이 없는 Mo-Cu 합금을 제조하기 위해서 Mo, Cu 분말을 PBM (Planetary Ball Milling) 방법을 이용하여 제조 하였으며, 제조된 분말은 SPS (Spark Plasma Sintering) 공정을 이용하여 소결체를 제조하였다. Mo-Cu의 조성 변화는 Cu의 함유량을 각각 5at%Cu, 10at%Cu, 20at%Cu로 조절하여 수행하였으며, PBM 의 공정 변수로 회전수(RPM), 볼과 분말의 비율, 분산제의 양, 볼밀 시간, 분위기 변화를 주어 최적조건을 얻기 위한 실험을 진행하였다. PBM 방법을 이용하여 제조한 분말은 PSA (Particle Size Analysis)에 의해 분말의 크기를 측정하고 EDS(Energy Disperse X-ray Spectrometer) 분석에 의해 조성을 확인하였으며, XRD (X-Ray Diffraction) 분석에 의해 Cu peak이 사라지는 조건을 PBM의 최적조건으로 잡고 실험을 진행하였다. 소결체를 고밀도화하기 위해 소결공정을 SPS 방식으로 하였으며 소결체의 경도, 내마모성, 마찰계수 일함수 등을 분석하기 위해 소결체의 크기를 직경 30 mm 및 두께 5 mm로 설계하였고, 소결 공정 변수로 소결온도를 각각 $900^{\circ}C$, $1000^{\circ}C$, $1100^{\circ}C$, 소결압력을 50MPa, 60MPa, 70MPa, 유지시간을 0분, 10분, 20분으로 차이를 주어, 소결체의 밀도차이와 물성차이를 분석하였다. 그 결과 PBM의 최적조건으로는 5at%Cu 에서는 10h, 10at%Cu, 20at%Cu 에서는 20h의 최적의 밀링 시간을 확인하였고, 다른 공정 변수의 최적조건으로는 회전수 300RPM, 10:1의 볼과 분말 비, 분산제 4wt%, Ar 분위기라는 조건을 얻을 수 있었다. 각각의 공정변수 변화에 따른 소결체 최적밀도 달성조건, 소결체 물성 및 전기적 특성 등의 상관관계에 관하여 보고한다.

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핵연료 소결체의 최적 밀도 평가 연구

  • 김용수;이동욱;김석봉;송증회;이종권;최규환;김인환
    • Proceedings of the Korean Nuclear Society Conference
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    • pp.147-152
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    • 1997
  • 핵연료의 노내 성능에 영향을 미치는 주요 제조 인자중의 하나인 소결체 밀도의 최적화 연구를 국내 제조 소결체에 대해 소결체 밀도와 수분 함유량 및 봉내압 평가를 통해 수행하였다. 연구 결과 원자로내 연소에 따른 봉내압 증가를 줄이기 위해서는 이론밀도 96% 이하의 밀도가 바람직하나 소결체내의 과다한 수분 함량을 피하기 위해서는 95% 이상의 밀도가 필요한 것으로 나타나 핵연료 소결체의 밀도는 이론밀도의 95% - 96.2%가 최적값으로 평가되었다.

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IGCC용 반응소결용 SiC 고온 가스 필터 개발

  • Park, Sang-Hwan;Han, Jae-Ho;Gwon, Hyeok-Bo;Choe, Ju-Hong
    • 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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    • pp.446-461
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    • 2005
  • 본 연구에서는 반응소결 탄화규소 다공질 지지체 개발을 위하여 SiC/C로 이루어진 성형체를 사용한 Si melt infiltration 공정 및 SiC/C/Si으로 이루어진 성형체를 사용하는 Si embedding 공정 개발이 이루어졌다. 개발된 반응소결 탄화규소 다공질 지지체의 기공률은 38% 이상이었으며 평균기공은 130 ${\mu}m$ 크기이었다. Si melt infiltration 방법으로 제조된 반응소결 탄화규소 다공질 지지체의 파괴강도는 상용 반응소결 탄화규소 지지체의 파괴강도보다 최대 200% 이상 높게 나타났다. 본 연구에서는 용융 Si의 침윤공정을 이용하여 반응소결 탄화규소 여과층을 갖는 반응소결 탄화규소 필터 및 그 제조공정이 개발되었다. 개발된 반응소결 탄화규소 필터의 필터 특성은 상용 탄화규소 필터의 필터 특성과 대체적으로 대등한 것으로 조사되었다.

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Effect of Sintering Atmosphere on the Electrical and Chemical Characteristics of the Grain Boundaries of $SrTiO_3$Ceramics Prepared from Semiconducting powders (반도체 분말을 이용하여 제조된 $SrTiO_3$소결체의 소결 분위기에 따른 입계 화학 및 전기적 특성)

  • 박명범;조남희
    • Journal of the Korean Ceramic Society
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    • v.37 no.12
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    • pp.1150-1158
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    • 2000
  • 반도성 SrTiO$_3$분말을 이용하여 상압에서 제조된 소결체의 소결 분위기에 따른 소결체 입계의 결함 화학 및 전기적 특성을 고찰하였다. 소결 분위기를 질소-수소, 질소, 공기로 변화시킴에 따라서 입계에서 O/(Sr+Ti)의 비는 1.6로부터 2.1로 증가하였으며, 또한 입계의 과잉 음전하층에서 전하 밀도는 1C/$ extrm{cm}^2$로부터 1.26C/$\textrm{cm}^2$로 증가하였다. 소결체의 문턱 전압, 입계 저항 그리고 입계 전위 장벽은 소결 분위기를 질소-수소로부터 공기로 변화시킴에 따라 6.40-1000 V/cm, 2.70-3050 kΩ 그리고 0.08-10.9 eV로 각각 증가하였다.

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The Sintering Behavior of $ZrB_2$-ZrC Composites Sintered by Spark Plasma Sintering Process (방전플라즈마 소결법에 의한 $ZrB_2$-ZrC 복합체의 소결 거동)

  • 심광보;김경훈
    • Journal of the Korean Ceramic Society
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    • v.38 no.6
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    • pp.582-586
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    • 2001
  • 방전 플라즈마 소결법을 이용하여 ZrB$_2$-ZrC 복합체를 소결하여 소결 거동과 미세구조에 대하여 조사하였다. 소결 조제로서 란타늄을 첨가하였을 경우에 첨가하지 않았을 경우보다 더 낮은 온도에서 소결 수축이 시작되었으며, 180$0^{\circ}C$에서 거의 치밀화가 완성되었다. 란타늄은 방전플라즈마 소결시 초기 분말 간 액상 형성으로 물질이동을 가속화하여 ZrB$_2$-ZrC 복합체의 치밀화에 커다란 기여를 하며, 냉각 시에 재결정화하여 결정립계와 결정립 삼중점에 란타늄이 포함된 이차상을 형성하는 것으로 확인되었다. 또한 ZrB$_2$-ZrC는 강한 공유결합성 재료임에도 불구하고 미세 구조 내에 잘 발달된 전위 구조를 형성하고 있음을 확인하였다.

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Rapid sintering of PZT piezoelectric ceramics by using microwave hybrid energy (마이크로파 에너지를 이용한 PZT 압전세라믹스의 급속소결)

  • 홍성원;채병준;홍정석;안주삼;최승철
    • Journal of the Korean Crystal Growth and Crystal Technology
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    • v.5 no.2
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    • pp.135-141
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    • 1995
  • Abstract The sintering behavior and the electrical properties of sintered PZT ceramics using 2.45 GHz microwave energy were investigated. The ceramics were sintered between $1050 ~ 1130^{\circ}C$ for 5 min. Sintered body with high density and good electrical properties were achieved as the sintering temperature increases. Above $1090^{\circ}C$, however, the bulk density was decreased due to the volatilization of PbO component, and also electrical properties were decreased. The relative dielectric constant, mechanical Quality factor, electro- mechanical coupling factor of microwave sintered body at $1090^{\circ}C$ without PbO atmosphere were 1900, 80, 0.53 respectively, which were comparable to conventional sintering values. The sintering process completed within 20 min using microwave hybrid energy. The processing time and the amount of energy con-sumption could be reduced by microwave hybrid energy assisted rapid sintering.

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방전 플라즈마 소결 공법을 이용한 FSW-Tool 용 $WC-5Mo_2C-5Co$ 소결체 제조와 기계적 특성 평가

  • Yun, Hui-Jun;Park, Hyeon-Guk;Lee, Seung-Min;Bang, Han-Seo;Bang, Hui-Seon;O, Ik-Hyeon
    • Proceedings of the Materials Research Society of Korea Conference
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    • pp.40.2-40.2
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    • 2011
  • 초경합금은 경도가 높은 재료를 말하며 일반적으로는 탄화텅스텐(WC)계 재료를 말한다. 국내 현재 초경합금 동향은 반도체 산업, 내마모성 공구, 절삭공구, 금형 등 많은 분야에 사용되어지고 있다. 또한 최근 들어 FSW (Friction Stir Welding, FSW)기술이 발전함에 따라 접합기술개발이 다양화되면서 FSW Tool의 고성능의 초경 재료가 요구되어지며 장수명의 Tool개발이 되어야 한다. 국내에서는 초경 합금 재료로 사용되어지고 있는 텅스텐 카바이드(WC)와 코발트(Co)를 이용하여 많은 연구가 진행되었다. 본 실험에서는 텅스텐 카바이드와 코발트 및 몰르브덴 카바이드를 혼합하여 소결체를 제조하였다. 실험에 사용된 텅스텐 카바이드는 높은 경도를 가지고 강한 취성을 나타내며, 소결에 어려운 단점이 있다. 이러한 단점을 코발트와 몰리브덴 카바이드를 첨가하여 소결온도를 낮춰주는 역할과 액상 소결시 텅스텐카바이드 입자사이에 침투하여 액상소결에 의한 치밀화가 가능하게 해주며 인성이 향상되어 고인성 재료를 만들 수 있었다. 본 실험에서는 합성과 치밀화가 동시에 진행되는 SPS (Spark Plasma Sintering:SPS) 장비를 이용하여 실험을 진행하였다. 이 방법은 방전플라즈마 소결 공법으로, 기존의 연소법과 열간 가압기술(Hot-press, HIP)을 결합한 방식으로 단 시간, 단일공정으로 치밀한 소결체를 얻을 수 있는 장점이 있다. 본 연구에서는 $WC-5Mo_2C$-5wt%Co 소결체 제조를 위해 원소 분말을 Horizontal ball milling 혼합하였다. 균일하게 혼합된 분말을 흑연다이에 충진하여 펄스전류와 기계적 압력을 동시에 가하여 $WC-5Mo_2C-5Co$ 복합재료를 제조하고 소결체의 밀도, 순도, 상변태, 미세조직 등을 분석 및 평가하였다. SPS공정 조건은 고진공하에서 $1,200^{\circ}C$-60MPa, 펄스비 12:1 조건으로 수행하였으며, 얻어진 $WC-5Mo_2C-5Co$ 소결체의 상대 밀도는 98%이상 이였다. 또한, 결정립 크기는 약 400 nm였으며, 경도는 $2,453kg/mm^2$를 나타내었다.

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A Study on the Fabrication of 2700 Series Al-alloy Sintered for Automobile Application (자동차 부품용 2700계열 Al소결체 제작에 관한 연구)

  • Lim, Tae-Whan;Jang, Tae-Suk
    • Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society
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    • v.12 no.12
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    • pp.5438-5442
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    • 2011
  • In order to use as weight-reduced sintered parts for automobiles, mechanical properties of sintered compacts of 2712 Al-alloys containing 0, 10, 20, and 33% ceramics, respectively, were investigated in this study. (1)Regardless of ceramic contents, all sintered compacts possessed 4~7% pores. (2)After aging the compacts sintered for 12 minutes, tensile strength of the 2712 Al-alloys containing 0, 10, 20, and 33% ceramics was 165, 260, 256, and 166 N/$mm^2$, respectively, whereas those aged after sintering for 30 minutes exhibited the tensile strength of 186, 229, 219, and 202 N/$mm^2$, respectively. In addition, the 2712 sintered compact containing 10% ceramics showed the maximum elongation of about 3.6%, (3)After aging the 10% ceramic-containing sintered compacts reached a maximum apparent hardness ($H_RF$) of 97. (4)The minimum wear volume ($174{\times}10^{-3}mm^3$) was shown in the 10% ceramic-containing 2712 sintered compact after aging. From these results, the 2712 sintered compact containing 10% ceramics thought to be the most suitable one for the fabrication of aluminum engine part.

$UO_2$-5mol%$CeO_2$ 분말에서의 분말처리 및 소결분위기가 소결거동에 미치는 영향

  • 김시형;김한수;송근우;나상호;이영우;손동성
    • Proceedings of the Korean Nuclear Society Conference
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    • pp.158-163
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    • 1996
  • Attritor mill로 분쇄처리된 $UO_2$-30mo1%CeO2$_2$(masterblend) 분말을 turbular mixer와 attritor mill 에서 $UO_2$와 혼합, $UO_2$-5mol%CeO$_2$ 분말을 만들고, 이를 통해 분말처리 및 소결분위기가 각 성형체의 소결거동에 미치는 영향을 연구하였다. $UO_2$-30mo1%CeO$_2$ 분말을 attritor mill로 1 시간동안 분쇄하면 평균 분말크기는 3.7 $\mu\textrm{m}$ 이었다. Turbular mixer에서 만들어진 $UO_2$-5mol%CeO$_2$ 분말이 H$_2$ 및 Ar-4%H$_2$ 분위기에서 소결되면, 분말처리 방법에 따라서 소결밀도는 각각 10.07-10.11, 9.81-9.85 g/㎤이었다. 이러한 방법으로는 masterblend 분쇄처리 과정에 만들어진 agglomerate 는 소결이 거의 이루어지지 않아서 소결체내에 그대로 잔존되었다. Agglomerate는 그 내부에 균열이 생성되어 있었고, 또한 $UO_2$ 지지내의 확산도 방해하여 기지내부에도 큰 기공들이 많이 분포하였다. 희석혼합을 turbular mixer 대신 attritor mill에서 하게되면, 밀도는 H$_2$ 및 Ar-4%H$_2$ 분위기에서 각각 10.54, 10.39 g/㎤ 이었으며, 결정립크기는 5, 9.5 $\mu\textrm{m}$ 이었다. 이 경우에는 소결체내에 agglomerate가 거의 잔존하지 않았다.

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Microstructure and Wear Resistance Properties of Cu-W Sintered Materials Fabricated by Hot Pressing (Hot pressing으로 제조된 Cu-W계 소결재의 미세조직 및 내마모특성)

  • Park, Ji-Hwan;Kim, Su-Bang;Park, Yun-U
    • Korean Journal of Materials Research
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    • v.10 no.3
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    • pp.227-232
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    • 2000
  • Cu-W composites containing 20wt.% W were fabricated by hot pressing. Hot pressing was carried out at temperatures ranging from 800 to $1000^{\circ}C$ under pressures of 15MPa for 30MPa for 30min and 60min. This process gave composites of higher density, higher hardness and higher wear resistance than the conventional sintering processes. However, the microstructure of Cu-W composites under pressure of 15MPa revealed there was an inhomogeneous distribution of W, segregation of W on some area. These undesirable results are attributed to the immiscibility of W in Cu and the pressure effect on sintering.

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