한국결정성장학회지 (Journal of the Korean Crystal Growth and Crystal Technology)

  • 제32권6호
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  • Pages.231-238
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  • 2022
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  • 1225-1429(pISSN)
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  • 2234-5078(eISSN)
한국결정성장학회 (The Korea Association of Crystal Growth)
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동결주조로 성형한 La2O3가 첨가된 Al2O3 다공체의 소결 중 입자성장 거동

Grain growth behavior of porous Al2O3 with addition of La2O3 prepared via freeze-casting

  • 김성현 (창원대학교 신소재공학부) ;
  • 우종원 (창원대학교 신소재공학부) ;
  • 전상채 (창원대학교 신소재공학부)
  • Kim, Sung-Hyun (School of Materials Science and Engineering, Changwon National University) ;
  • Woo, Jong-Won (School of Materials Science and Engineering, Changwon National University) ;
  • Jeon, Sang-Chae (School of Materials Science and Engineering, Changwon National University)
  • 투고 : 2022.11.16
  • 심사 : 2022.11.25
  • 발행 : 2022.12.31
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초록

Al2O3 다공체는 필터 및 촉매 담체 등으로 활용되며 그 기능성과 내구성을 확보하기 위해서는 다공성 구조의 기계적 강도가 중요하다. 소결 중 치밀화 및 입자성장을 유리하게 제어하는 것이 기계적 강도 향상에 필수적이며, 본 연구에서는 그 일환으로 La을 첨가하여 동결주조로 성형된 Al2O3 다공체의 입자성장 양상을 분석하였다. 즉, 250 ppm의 La을 첨가한 계에서 1400℃에서 1600℃에 이르는 온도 범위 내에서 소결 시간 및 온도에 대한 평균입도 변화를 관찰하여 Gtn-G0n = kt 관계로부터 exponent(n 값)은 3으로, k = k0exp(-Ea/RT)로부터 입자성장에 대한 활성화 에너지(Ea)는 489.09 kJ/mol로 각각 계산되었다. 이러한 결과는 입자성장에 대한 La의 첨가 효과를 나타내며, La이 Al2O3의 입계 이동속도를 늦춰 입자성장의 억제에 효과가 있음을 방증하므로 기계적 강도에 이롭다. 한편, 향후 원료 분말에 함께 포함되어 있는 미량의 불순물 작용을 관찰하면 La의 기여를 명확히 구분할 수 있으며, 이러한 접근은 향후 다공성 Al2O3에서 입자성장을 제어하는데 사용될 수 있는 첨가제를 선택하는 데 유용하게 사용될 수 있다.

To secure the mechanical strength of porous Al2O3 ceramics, which can be utilized for filters and catalyst supports is essential for their functionality and durability. Superior mechanical strength would be obtained by tailoring the densification and grain growth during sintering. This study deals with grain growth behavior of a freeze-casted Al2O3 with addition of La2O3. In a temperature range between 1400 and 1600℃, variations of average grain size with sintering time and temperature were observed and analyzed with Gtn-G0n = kt and with k = k0exp(-Ea/RT). As a result, n value and activation energy (Ea) for grain growth were calculated as 3 and 489.09 kJ/mol, respectively. These commonly confirms retardation effect of the La addition during sintering of Al2O3 porous structure. More accurate analysis on the La effect can be followed to provide useful guidance for the selection of additives for better mechanical strength in Al2O3 porous structures.

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과제정보

이 논문은 2022학년도 창원대학교 맞춤형 연구역량 대학혁신지원사업 연구비에 의하여 연구되었음.

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