Effects of particle size and oxygen contents on ZrB2 powder for densification

In this study, two pretreatment methods were used to improve the sinterability of zirconium diboride ($ZrB_2$). As a mechanical treatment, as-received $ZrB_2$ powder was crushed using SPEX mill from an average size of $2.61{\mu}m$ to $0.35{\mu}m$. As a chemical treatment, oxygen contents of $ZrB_2$ powder were decreased from 4.20 wt% to 2.22 wt% using a dilute hydrofluoric solution. The relative density of sintered $ZrB_2$ increased with decreasing particle size and oxygen contents. But it is considered that particle size is more effective than oxygen contents for $ZrB_2$ densification. Through the two pretreatment processes, we produced sintered $ZrB_2$ ceramic with a full density without sintering additives. The sinterability of $ZrB_2$ was improved by using mechanical and chemical pretreatment methods.

ZrB2 분말의 입도 및 산화도가 치밀화에 미치는 영향

본 연구에서는 zirconium diboride($ZrB_2$)의 소결성 향상을 위해 두 가지 전처리 공정을 사용하였다. 물리적 전처리 공정으로 SPEX mill을 사용하여 as-received $ZrB_2$ powder의 입도를 $2.61{\mu}m$에서 $0.35{\mu}m$까지 감소시킬 수 있었다. 화학적 전처리 공정으로 희석된 불산 용액을 사용하여 $ZrB_2$ powder의 산화도를 4.20 wt%에서 2.22 wt%까지 감소시킬 수 있었다. 소결된 $ZrB_2$의 상대 밀도는 입도와 산화도가 감소함에 따라 증가하였다. $ZrB_2$의 치밀화에는 산화도 보다 입도의 영향이 더 크다는 것을 확인하였다. 두 가지 전처리 공정을 통해 소결 조제의 사용 없이 치밀한 $ZrB_2$ 소결체를 제조하였다. 물리적 화학적 전처리 공정을 사용함으로써 $ZrB_2$의 소결성을 향상시킬 수 있었다.