• 한국세라믹학회지
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• 제56권2호
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• pp.184-190
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• 2019

To improve resistance in thermal shock of zirconia setter which is frequently and repeatedly exposed to high temperature, high degree of porosity and control of thermal expansion are needed for which the fused CSZ (CaO stabilized zirconia) is used to produce the zirconia setter. In the present study, the effects of sintering temperature, cool down condition, addition of CaO stabilizer, and addition of other additives on phase transition and thermal expansion behavior of the fabrication process of zirconia setter, were examined. The zirconia setter, fabricated with fused CSZ at 1550℃, exhibited 20.4 MPa of flexural strength, 6.8% of absorbance, and 27.9% of apparent porosity. The rapid change in thermal expansion of zirconia setter is observed at temperature around 800℃, and it was reduced by low firing temperature, slowed cooled down, and addition of CaO.

• 한국결정성장학회지
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• 제23권3호
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• pp.124-128
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• 2013

본 연구에서는 안정화제로, 패각으로부터 정제한 CaO를 사용하여 Skull melting법으로 큐빅 지르코니아를 성장시켰다. 꼬막 패각을 HCl을 0.1~1 mol%로 1차 처리한 후 수화반응을 거쳐 최적의 처리시간과 농도를 검토하였다. HCl을 1 mol%의 농도로 처리했을 때 가장 순도가 높았으며 수화반응시 $45^{\circ}C$의 온도로 24시간 동안 반응시킬 때 완전한 $Ca(OH)_2$ 를 얻을 수 있었다. $Ca(OH)_2$를 $1200^{\circ}C$에서 5시간 처리하였을 때 CaO의 순도가 가장 높게 측정되었다. 패각으로부터 얻어진 CaO를 $ZrO_2$에 첨가하여 함량을 10~30 mol% 로 변화시켜 Skull melting법으로 단결정을 성장시켰다. Skull melting법에 사용된 고주파 발진기의 주파수는 약 3.4 MHz이며 단결정의 하강속도는 시간당 3 mm로 4 cm 길이로 성장시켰다. 실험결과 CaO의 함량이 15 mol% 일 때 결정성이 가장 우수했다.

• 한국세라믹학회지
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• 제31권1호
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• pp.104-114
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• 1994

ZrO2 fibers were fabricated by means of the Sol-Gel process using Zr(O-nC3H7)4-H2O-C2H5OH-HNO3 solution as a starting material. The optimum experimental parameters such as molar ratio of starting materials, concentration, temperature, viscosity, the amounts of stabilizer and the pH of solution were determined. The experimentally determined optimum variables which produce good ZrO2 fibers were used to manufacture the Y2O3-and CaO-ZrO2 fibers. The amounts of Y2O3 and CaO were varied within the range from 1.5~5 mol% and 3~15 mol% respectively. The phase transformation and microstructural evolution of the fabricated ZrO2 gel fibers were investigated after heat treatments up to 120$0^{\circ}C$ by X-ray diffraction, Raman microprobe spectroscopy, SEM, and specific surface area and pore volume measurements. From the analysis of X-ray diffraction and Raman spectra, the phase of heat treated Y2O3-and CaO partially stabilized ZrO2 gel fibers(Y2O3:2.5~3 mol%, CaO:6~9 mol%) were identified as a tetragonal phase up to 100$0^{\circ}C$. The maximum tensile strength of 2.5Y2O3-97.5ZrO2 and 6CaO-94ZrO2 (in mol%) fibers heat treated at 100$0^{\circ}C$ for 1 hr was found be 1.3~2 GPa with diameters of 10~20 ${\mu}{\textrm}{m}$.

• 한국재료학회지
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• 제30권4호
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• pp.176-183
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• 2020

The high-temperature stability of YSZ specimens fabricated by die pressure and cold isostatic press (CIP) is investigated in CaCl₂-CaF₂-CaO molten salt at 1,150 ℃. The experimental results are as follows: green density 46.7 % and 50.9 %; sintering density 93.3 % and 99.3 % for die press and CIP, respectively. YSZ foremd by CIP exhibits higher stability than YSZ formed by die press due to denseness dependency after high-temperature stability test. YSZ shows peaks mainly attributed to CaZrO₃, with a small t-ZrO₂ peak, unlike the high-intensity tetragonal-ZrO₂ (t-ZrO₂) peak observed for the asreceived specimen. The t-ZrO₂ phase of YSZ is likely stabilized by Y₂O₃, and the leaching of Y₂O₃ results in phase transformation from t-ZrO₂ to m-ZrO₂. CaZrO₃ likely forms from the reaction between CaO and m-ZrO₂. As the exposure time increases, more CaZrO₃ is observed in the internal region of YSZ, which could be attributed to the inward diffusion of molten salt and outward diffusion of the stabilizer (Y₂O₃) through the pores. This results in greater susceptibility to phase transformation and CaZrO₃ formation. To use SOM anodes for the electroreduction of various metals, YSZ stability must be improved by adjusting the high-density in the forming process.

• 한국재료학회지
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• 제22권5호
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• pp.220-226
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• 2012

Pure zirconia and $x$ mol% calcia partially stabilized zirconia ($x$ = 1.5, 3, and 8) nanopowders were synthesized by hydrothermal method with various reaction temperatures for 24 hrs. The precipitated precursor of pure zirconia and $x$ mol% calcia doped zirconia was prepared by adding $NH_4OH$ to starting solutions; resulting sample was then put into an autoclave reactor. The optimal experimental conditions, such as reaction temperatures and times and amounts of stabilizer CaO, were carefully studied. The synthesized $ZrO_2$ and $x$ mol% CaO-$ZrO_2$ ($x$ = 1.5, 3, and 8) powders were characterized by XRD, SEM, TG-DTA, and Raman spectroscopy. When the hydrothermal temperature was as low as $160^{\circ}C$, pure $ZrO_2$ and $x$ mol% CaO-$ZrO_2$ ($x$ = 1.5 and 3) powders were identified as a mixture of monoclinic and tetragonal phases. However, a stable tetragonal phase of zirconia was observed in the 8 mol% calcia doped zirconia nanopowder at hydrothermal temperature above $160^{\circ}C$. To observe the phase transition, the 3 mol% CaO-$ZrO_2$ and 8 mol% CaO-$ZrO_2$ nanopowders were heat treated from 600 to $1000^{\circ}C$ for 2h. The 3 mol% CaO-$ZrO_2$ heat treated at above $1000^{\circ}C$ was found to undergo a complete phase transition from mixture phase to monoclinic phase. However, the 8 mol% calcia doped zirconia appeared in the stable tetragonal phase after heat treatment. The result of this study therefore should be considered as the preparation of 8 mol% CaO-$ZrO_2$ nanopowders via the hydrothermal method.

• 보존과학회지
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• 제33권3호
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• pp.215-223
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• 2017

익산 미륵사지 석탑의 사리공 내에서 출토된 유리 유물 30점을 분석하여 이들의 성분특성과 상관성, 발색원소 등을 알아보고자 하였으며, 이를 왕궁리 출토 유리의 연구결과와 비교하여 상관관계를 검토하였다. 성분분석 결과, 유리구슬 24점은 $SiO_2$와 $Na_2O$ 성분을 다량 함유한 소다유리군에 속하며, 세부적으로 소다-알루미나유리계 ($Na_2O-Al_2O_3-CaO-Si_2O$)였다. 안정제로서 $Al_2O_3$, CaO, MgO가 첨가된 것으로 보이며, 이를 통해 LCHA(Low CaO, High $Al_2O_3$)형으로 분류할 수 있다. 착색물질은 Ti, Mn, Fe, Cu, Pb 등 성분이 발색에 영향을 준 것으로 판단된다. 나머지 6점은 모두 녹색계열의 유리판 또는 미상의 파편으로 PbO의 함량이 약 70wt.%, $SiO_2$의 함량이 약 30wt.%인 전형적인 $PbO-SiO_2$계의 납유리였다. 이들 유물을 동일 유적권인 왕궁리 출토 유리구슬의 성분과 비교한 결과, 일부 소다유리인 점은 유사하나 $Na_2O$의 함량이 상대적으로 미륵사지 유리 구슬이 매우 높고, 대부분 $K_2O$와 CaO의 함량이 낮다는 점이 다르다. 납유리의 경우도 PbO와 $SiO_2$ 함량이 약간 차이가 있다. 이는 두 유적지에서 제작된 유리 유물이 서로 다른 재료 또는 기술을 이용하였을 가능성도 있는 것으로 보인다.

• 보존과학회지
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• 제31권3호
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• pp.255-265
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• 2015

본 연구에서는 지금까지 자연과학적 분석을 통해 확인된 30개 유적의 281점 포타쉬유리에 대하여 화학 조성에 따라 유형을 분류하고 색상, 크기, 제작 기법 그리고 유통 시기를 비교하였다. 한국의 포타쉬유리는 안정제 함량에 따라 3가지 유형으로 구분된다. I, II형은 CaO와 $Al_2O_3$ 함량이 모두 5% 미만으로 상대적으로 I형은 CaO 함량이 높고 II형은 $Al_2O_3$ 함량이 높다. 이와 달리 III형은 CaO를 5% 이상 포함한다. 이들은 융제를 첨가하기 위해 I, II형이 초석, III형이 식물 재를 원료로 사용한 것으로 추정된다. 유형별 특성에서, I형은 감청색, 벽색 및 청록색, 자색을 띠고 외경이 1.4~7.4mm까지 다양한 크기가 확인된다. 늘인 기법에 의해 제작되었으며 가장 빠른 BC 1C경 출현하여 AD 6C까지 지속적으로 유통된 것으로 나타났다. 반면 II형은 벽색 및 청록색을 띠며, 외경이 1.9~3.6mm 정도의 소형 구슬이다. 제작 기법은 I형과 동일하며 AD 1C경 나타나 4C경 단절되는 양상을 보인다. 마지막으로 III형은 갈색, 무색, 황색을 띠며 외경이 대략 10mm 전후에 달하는 대형 구슬이다. 말은 기법에 의해 성형되었으며 고려 및 조선시대 민묘에서 등장한다. 이상의 결과에서 한국에서 유통된 3가지 유형의 포타쉬유리는 각기 다른 생산지에서 다양한 교역 루트를 통해 유입된 것으로 판단된다.

• 한국세라믹학회지
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• 제34권2호
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• pp.145-156
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• 1997

2성분계(CaO-, Y2O3-, MgO-ZrO2) 및 3성분계(MgO-ZrO2-Al2O3)ZrO2분말의 안정화제 종류, 첨가량 및 열처리온도 변화에 따른 ZrO2의 상전이를 X-선 회절과 Raman분광법으로 연구하였다. CaO-, 및 Y2O3-ZrO2계에서 CaO와 Y2O3의 첨가량이 각각 6~15mol% 및 3~15mol%로 증가에 따른 정방정상에서의 입방정상으로의 상전이를 X-선회절 pattern으로는 판별하기 어려웠으나, Raman spectra에서는 모든 Raman band가 저파수쪽으로 이동하고 band의 수 및 그 세기가 현저히 감소함을 관찰할 수 있었다. 이것은 정방정$\longrightarrow$입방정의 상전이가 발생한 것으로 ZrO2 격자내에서 Zr4+ 이온과 Ca2+ 혹은 Y3+이온의 치환에 의해 산소이온의 빈자리 생성으로 인한 구조적 불규칙성과 선택규칙(k=0)의 파괴에 기인한 것으로 해석된다. MgO의 경우에는 10mol%에서 단사정에서 입방정으로 상전이가 발생하였다. MgO-ZrO2-Al2O3계에서는 Al2O3의 첨가에 의해 입방정$\longrightarrow$단사정의 상전이가 발생하는데 이것은 MgO와 Al2O3의 반응에 의해 spinel(MgAl2O4)의 형성으로 인하여 MgO가 충분히 안정화제로서의 역할을 하지 못하기 때문으로 판단된다. 또한, 안정화제의 종류와 첨가량 변화에 따른 ZrO2의 상전이를 ZrO2의 격자상수값의 변화와 관련하여 설명할 수 있는데, 즉, 안정화제의 첨가량이 증가할수록 격자상수 a값은 증가하고 c값은 감소하여 10~13mol%사이에서는 c/a의 축비가 1에 근접하고, 따라서 정방정$\longrightarrow$입방정의 상전이가 진행됨을 알 수 있었다.

• 보존과학연구
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• 통권35호
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• pp.5-23
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• 2014

완형유리구슬을 비파괴 분석법으로 검증하고 충청지역 출토 유리구슬과 비교분석하여 지역별 시대별 유리구슬의 특징을 분류하고자한다. CaO, $Al_2O_3$(안정제), MgO 등 미량검출 성분은 차이가 미미하였으며, $SiO_2$(주제), $Na_2O$(융제) 분석결과 값 차이가 다른 성분에 비해 컸다. 선행연구 비교 분석결과 문성리 유적 Soda Glass 군은 LCHA형, HCLA형, LCA-B형이 모두 나타났으며, 백제시대 유리구슬로 추정된다. Potash glass 군의 경우 문성리 유적 유리 Potash glass 군은 I형, III형이 모두 나타났다. MgO와 $K_2O$ 함량에 따른 융제($Na_2O$) 성분원료 구분하면 선행연구 및 문성리 유적 유리구슬 모두 MgO 와 $K_2O$의 함량이 1.5 wt.% 이하이므로 광물원료에서 소다를 취한 것으로 판단된다. 한국 출토 금박구슬의 계통분류에 따라 문성리 유적 금박유리구슬을 분류하면 금박 네트론유리(Soda Glass) I형(학곡리, 양동리, 탕정, 남산리, 두정동, 복암리) 유사하다.

• 한국재료학회지
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• 제24권12호
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• pp.677-681
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• 2014

To increase the mechanical property of zirconia, we have investigated the phase change and the resulting hardness of zirconia ceramics by hydroxyapatite (HA) powder bed sintering. It was observed using X-ray diffraction that the cubic zirconia phase, which has a higher hardness value than that of the tetragonal phase, was obtained at the surface of 3 mol% $Y_2O_3$ doped tetragonal zirconia polycrystal (3Y-TZP) ceramics during the sintering process; in our experimental conditions, the phase change at the surface increased as the sintering time increased. We believe that the observed crystalline phase change originated from the decomposition of HA and the diffusion of CaO, as follows. CaO, which was derived from the decomposition of HA at high temperature ($1400^{\circ}C$), diffused into the surface of 3Y-TZP and acted as a stabilizer. As a result, the Vickers hardness value of the treated specimens was higher than that of the non-treated specimen due to the formation of the cubic phase on the surface of 3Y-TZP.