Reactive processing, such as reactive hot pressing (RHP) and reactive spark plasma sintering (R-SPS), is effective densification method to prepare $ZrB_2$-based ultra high temperature ceramics (UHTCs). The present paper reviewed some typical reactive processing of $ZrB_2$-based UHTCs. All the reactions from the starting materials in the reactive processing are thermodynamically favorable, which generate enough energy and driving force for the densification of the final products under a relatively low temperature. Besides, compared with non-reactive processing, anisotropic $ZrB_2$ grains, such as $ZrB_2$ platelets, can only be obtained in the reactive processing, resulting in an improvement of the mechanical properties.
ZrB2, ZrC, HfB2, HfC 및 SiC 등의 초고온 세라믹스(UHTC, ultra-high temperature ceramics)들은 최근 주목 받고 있는 극초음속 체계 및 차세대 우주왕복선 등에 적용하기 위하여 최근 활발한 연구가 진행되고 있다. 본 논문에서는 한국, 중국, 미국, 일본 및 EU 등지에서 최근 5년간 발표된 주요 연구 결과들을 위주로 간략히 소개하였다. 또한 초고온 세라믹스의 단점인 취성 문제를 극복하기 위한 세라믹 섬유강화 복합재료 제조를 목적으로 Horizon 2020 프로그램의 일환으로 범 유럽차원에서 공동연구로 수행된 C3HARME 프로젝트의 내용 및 결과를 간략히 보고하였다.
$ZrB_2$ has a melting temperature of $3245^{\circ}C$ and a low density of $6.1\;g/cm^3$, which makes this a candidate for application to ultra-high temperature over $2000^{\circ}C$. Beside these properties, $ZrB_2$ has excellent resistance to thermal shock and oxidation compared with other non-oxide engineering ceramics. This paper reviewed briefly 2 research examples, which are related to densification and properties of $ZrB_2$-based ceramics for ultra-high temperature applications. In the first section, the effect of $B_4C$ addition on the densification and properties of $ZrB_2$-based ceramics is shown. $ZrB_2$-20 vol.% SiC system was selected as a basic composition and $B_4C$ or C was added to this system in some extents. With sintered bodies, densification behavior and hightemperature (up to $1400^{\circ}C$) properties such as bending strength and hardness are examined. In the second section, the effect of the SiC size on the microstructures and physical properties is shown. $ZrB_2$-SiC ceramics are fabricated by using various SiC sources in order to investigate the grain-growth inhibition and the mechanical/thermal properties of $ZrB_2$-SiC.
$ZrB_2$, ZrC, $HfB_2$, HfC 및 TaC 등의 초고온 세라믹스들은 극초음속 체계의 노즈콘, 로켓 노즐 및 리딩 엣지 등에 적용하기 위하여 최근 활발한 연구가 진행되고 있다. 그러나 그 실제 적용은 다양한 원인 때문에 제약받고 있는데 취성 특성에 의한 낮은 열충격 저항 특성이 그 원인 중 하나이다. 그러한 문제는 세라믹 섬유강화 복합재료를 제조함으로써 개선될 수 있다. 본 리뷰에서는 초고온 세라믹스의 개념과 초고온 세라믹스 섬유강화 복합재료(UHTC-CMC)의 제조 공정 및 평가에 대하여 간단히 정리하였다. 또한 UHTC-CMC의 제조를 위한 세계적인 연구를 요약하였으며 한국에서 수행중인 초고온 세라믹스 연구에 대해 간단히 소개하였다.
The structural and optical properties of Ni-doped transparent glass-ceramics are reviewed. The quantum efficiencies of ceramics were examined to explore suitable crystalline phase for Ni-doping in glass-ceramics. Inverse spinel $LiGa_5O_8$ have the quantum efficiency of almost 100 % at room temperature. Transparent glass ceramics containing $LiGa_5O_8$ was successfully synthesized by heat treatment of $Li_2O-Ga_2-O_3-SiO_2-NiO$ glass. Most of $Ni^{2+}$ ions in glass-ceramic were incorporated into $LiGa_5O_8$ nanocrystals. The near-infrared emission covering from the O-band to L-band (1260-1625 nm) was observed from the Ni-doped $Li_2O-Ga_2O_3-SiO_2$ glass-ceramic though it was not observed from the as-cast glass. The lifetime of the emission was about $580\;{\mu}sec$ even at 300K. The emission quantum efficiency was evaluated as about 10 % that is enough high for practical usage as gain media of optical fiber amplifiers. The figure of merit (the product of the stimulated emission cross section and lifetime) was as high as that of rare-earth-doped glasses. The broad bandwidth, high quantum efficiency and high figure of merit show that transparent glass-ceramics containing $Ni^{2+}:LiGa_5O_8$ nanocrystals are promising candidates as novel ultra-broadband gain media.
우주공간, 고에너지 플라즈마, 방사선 조사 환경과 같은 극한환경에서의 응용 분야가 증가함에 따라 더 높은 용융점 및 기계적 강도, 열전도도의 향상을 필요로 하는 재료에 대한 수요가 계속적으로 증가하고 있다. 이에 따라 대표적인 내열 소재인 탄소-탄소 복합체의 내산화/내삭마 특성을 개선하기 위하여 초고온 세라믹스를 이용하는 방법에 대하여 리뷰하였다. 초고온 세라믹스를 합성하는 가장 간단한 방법인 CVD 코팅법과 다른 코팅법인 pack cementation, 용사법의 장단점을 서로 비교하였다. 복잡한 형상의 C/C 복합체에 CVD 코팅법을 적용하기 위한 방법으로 열역학 계산 및 CFD 시뮬레이션의 활용 가능성을 제안하였다. 또한 이런 방법을 통하여 제작한 TaC/SiC 이중 층 코팅과 TaC/SiC 다중 층 코팅의 내산화 특성을 비교한 결과, 다중 층 코팅을 적용하였을 때 더 뛰어난 내산화성을 보이는 것을 확인하였다.
Piezoelectric transformers have been widely used such as DC-DC convertor, invertor, Ballast, etc. Because, the y have some merits compared with electro-magnetic transformers such as step-up ratio, high efficiency, small size and lg hit weight, etc. Piezoelectric transformer require high electromechanical coupling factor kp in order to induce a large out put power in proportional to applied electric field. And also, high mechanical quality factor Qm is required to prevent mechanical loss and heat generation. In general, PZT system ceramics should be sintered at high temperatures between 1200 and $1300^{\circ}C$ in order to obtain complete densification. Accordingly, environmental pollution due to its PbO evaporation. Hence, to reduce its sintering temperature, various kinds of material processing methods such as hot pressing, high energy mill, liquid phase sintering, and using ultra fine powder have been performed. Among these methods, liquid phase sintering is basically an effective method for aiding densification at low temperature. In this study, In order to comparis on low temperature sintering and solid state sintering piezoelectric transformers, rosen type transformers were fabricated u sing two PZT ceramics compositions and their electrical properties were investigated.
Kim, Hyun-Mi;Shim, Kwang Bo;Lee, Jung-Min;Lee, Hyung-Ik;Choi, Kyoon
Journal of Ceramic Processing Research
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제19권6호
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pp.519-524
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2018
Carbon/carbon composites (C/C) have been widely studied in the aerospace field because of their excellent thermal shock resistance and specific strength at high temperature. However, they have the problems that is easily oxidized and deteriorated under atmospheric environment. In order to overcome these shortcomings, the CVD coating of ultra-high-temperature ceramics to C/C has become an important technical issue. In this study, thermodynamic calculations were performed to TaC CVD coating on C/C by FactSage 6.2 program. The Ta-C phase diagrams were constructed with the results of thermodynamic calculations in the Ta-C-H-Cl system. Based on the Ta-C phase diagram, the experimental conditions were designed to confirm the deposition of various phases such as TaC single phase, TaC + C and $TaC+Ta_2C$ by varying the composition of Ta/C ratio. The deposited films were found to be in good agreement with the predicted phases.
Kim, Seongwon;Chae, Jung-Min;Lee, Sung-Min;Oh, Yoon-Suk;Kim, Hyung-Tae;Jang, Byung-Koog
한국세라믹학회지
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제52권6호
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pp.462-466
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2015
This paper reports the microstructure of hot-pressed $ZrB_2$-SiC ceramics with added $B_4C$ as characterized by transmission electron microscopy. $ZrB_2$ has a melting point of $3245^{\circ}C$, a relatively low density of $6.1g/cm^3$, and specific mechanical properties at an elevated temperature, making it a candidate for application to environments with ultra-high temperatures which exceed $2000^{\circ}C$. Due to the non-sinterability of $ZrB_2$-based ceramics, research on sintering aids such as $B_4C$ or $MoSi_2$ has become prominent recently. From TEM investigations, an amorphous layer with contaminant oxide is observed in the vicinity of $B_4C$ grains remaining in hot-pressed $ZrB_2$-SiC ceramics with $B_4C$ as an additive. The effect of a $B_4C$ addition on the microstructure of this system is also discussed.
$ZrB_2$ has a melting point of $3245^{\circ}C$ and a relatively low density of $6.1\;g/cm^3$, which makes this a candidate for application to ultrahigh temperature environments over $2000^{\circ}C$. Beside these properties, $ZrB_2$ is known to have excellent resistance to thermal shock and oxidation compared with other non-oxide engineering ceramics. In order to enhance such oxidation resistance, SiC was frequently added to $ZrB_2$-based systems. Due to nonsinterability of $ZrB_2$-based ceramics, research on the sintering aids such as $B_4C$ or $MoSi_2$ becomes popular recently. In this study, densification and high-temperature properties of $ZrB_2$-SiC ceramics especially with $B_4C$ are investigated. $ZrB_2$-20 vol% SiC system was selected as a basic composition and $B_4C$ or C was added to this system in some extents. Mixed powders were sintered using hot pressing (HP). With sintered bodies, densification behavior and high-temperature (up to $1400^{\circ}C$) properties such as flexural strength, hardness, and so on were examined.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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