• 한국재료학회지
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• 제20권8호
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• pp.444-449
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• 2010

Transparent ceramics are used in new technology because of their excellent mechanical properties over glasses. Transparent ceramics are nowadays widely used in armor, laser windows, and in high temperature applications. Silicon nitride ceramics have excellent mechanical properties and if transparent silicon nitride is fabricated, it can be widely used. h-BN has a lubricating property and is ductile. Therefore, adding h-BN to silicon nitride ceramics gives a lubricating property and is also machinable. Translucent silicon nitride was fabricated by hot-press sintering (HPS) and 57% transmittance was observed in the near infrared region. A higher wt. % of h-BN in silicon nitride ceramics does not favor transparency. The optical, mechanical, and tribological properties of BN dispersed polycrystalline $Si_3N_4$ ceramics were affected by the density, ${\alpha}:{\beta}$-phase ratio, and content of h-BN in sintered ceramics. The hot pressed samples were prepared from the mixture of $\alpha-Si_3N_4$, AlN, MgO, and h-BN at $1850^{\circ}C$. The composite contained from 0.25 to 2 wt. % BN powder with sintering aids (9% AlN + 3% MgO). A maximum transmittance of 57% was achieved for the 0.25 wt. % BN doped $Si_3N_4$ ceramics. Fracture toughness increased and wear volume and the friction coefficient decreased with an increase in BN content. The properties such as transmittance, density, hardness, and flexural strength decreased with an increase in content of h-BN in silicon nitride ceramics.

• 한국세라믹학회:학술대회논문집
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• 한국세라믹학회 2003년도 춘계총회 및 연구발표회 초록집
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• pp.60.2-60
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• 2003

• 한국재료학회지
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• 제8권3호
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• pp.200-205
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• 1998

질화규소-질화붕소 복합재료의 접촉하중에 의한 손상거동을 질화붕소 첨가량의 함수로 고찰하였다. Indentation응력-변형율 곡선은 선형성을 벗어나 소성 특성을 갖는 재료임이 밝혀졌으며, 재료 표면으로 부터의 ring이나 cone형상의 균열 대신 표면하부에 전단응력에 의한 마이크로 크기의 준소성 변형 영역이 넓게 형성되어 손상저항성이 높은 재료로의 활용이 기대되었다. 이 때 마이크로 파괴와 연관된 shear faults가 이 재료의 소성을 갖도록 하는데 중요한 역할을 하였다. 질화붕소의 첨가량이 증가함에 따라 질화규소-질화붕소 재료는 보다 soft해지고 준소성의 특성을 나타내었다.

• Bulletin of the Korean Chemical Society
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• 제19권12호
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• pp.1398-1402
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• 1998

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 1999년도 제17회 학술발표회 논문개요집
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• pp.114-114
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• 1999

Boron nitride (BN)는 매우 뛰어난 물리적, 화학적 성질을 가지고 있는 재료로 많은 연구가 진행되고 있다. hexagonal 형태의 hBN의 경우 큰 전기 저항과 열 전도도를 가지고 있고 열적 안정성을 가지고 있어 반도체 소자에서 절연층으로 쓰일 수 있다. 또한 X-ray와 가시광선을 투과시키기 때문에 X-ray와 가시광선을 투과시키기 때문에 X-ray lithography이 mask 기판으로 사용될 수 있다. Boron-carbon-nitrogen (BCN) 역시 뛰어난 기계적 성질과 투명성을 가지고 있어 보호 코팅이나 X-ray lithography에 이용될 수 있다. 또한 원자 조성이나 구성을 변화시켜 band gap을 조절할 수 있는 가능성을 가지고 있기 때문에 전기, 광소자의 재료로 이용될 수 있다. 본 연구에서는 여러 합성 조건 변화에 따른 hBN 막의 합성 거동을 관찰하고, 카본 농도변화에 따른 BCN 막의 기계적 성질과 구조의 변화, 그리고 실리콘 첨가에 의한 물성 변화를 관찰하였다. BN박막은 실리콘 (100) 기판 위에 r.f. plasma assisted CVD를 이용하여 합성하였다. 합성 압력 0.015 torr, 원료 가스로 BCl3 1.5 sccm, NH3 6sccm을 Ar 15 sccm을 사용하여 기판 bias (-300~-700V)와 합성온도 (상온~50$0^{\circ}C$)를 변화시켜 BN막을 합성하였다. BCN 박막은 상온에서 기판 bias를 -700V로 고정시킨 후 CH4 공급량과 Ar 가스의 첨가 유무를 변화시켜 합성하였다. 또한 SiH4 가스를 이용하여 실리콘을 함유하는 Si-BCN 막을 합성하였다. 합성된 BN 막의 경우, 기판 bias와 합성 온도가 증가할수록 증착속도는 감소하는 경향을 보여 주었다. 기판 bias와 합성온도에 따른 구조 변화를 SEM과 Xray로 분석하였다. 상온에서 합성한 경우는 표면형상이 비정질 형태를 나타내었고, X-ray peak이 거의 관찰되지 않았다. 합성온도가 증가하게 되면 hBN (100) peak이 나타나게 되고 이것은 합성된 막이 turbostratic BN (tBN) 형태를 가지고 있다는 것을 나타낸다. 50$0^{\circ}C$의 합성 온도에서 기판 bias가 -300V에서 hBN (002) peak이 관찰되었고, -500, -700 V에서는 hBN (100) peak만이 관찰되었다. 따라서 고온에서의 큰 ion bombardment는 합성되는 막의 결정성을 저해하는 요소로 작용한다는 것을 확인 할 수 있었다. 합성된 BN 막은 ball on disk type의 tribometer를 이용하여 마모 거동을 관찰한 결과 대부분 1이상의 매우 큰 friction coefficient를 나타내었고, nano-indenter로 측정한 BN막의 hardness는 매우 soft한 막에서부터 10 GPa 정도 까지의 값을 나타내었고, nano-indenter로 측정한 BN 막의 hardness는 매우 soft한 막에서부터 10GPa 정도 까지의 값을 가지며 변하였다. 합성된 BCN, Si-BCN 막은 FT-IR, Raman, S-ray, TEM 분석을 통하여 그 구조와 합성된 상에 관하여 분석하였다. FT-IR 분석을 통해 B-N 결합과 C-N 결합을 확인할 수 있었고, Raman 분석을 통하여 DLC의 특성을 분석하였다. 마모 거동에서는 BCN 막의 경우 0.6~0.8 정도의 friction coefficient를 나타내었고 Si-BCN 막은 0.3이하의 낮은 friction coefficient를 나타내었다. Hardness는 carbon의 함유량과 Ar 가스의 첨가 유무에 따라 각각을 측정하였고 이것은 BN 막 보다 향상된 값을 나타내었다.

• 한국세라믹학회지
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• 제30권4호
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• pp.309-315
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• 1993

Gas pressure sintering is a promising process in various densification methods of high strength Si3N4 ceramics. Environmental influences on gas pressure sintering of Si3N4 was investigated with the variationof packing powder, specimen container and N2 gas pressure. The specimens had higher density, larger weight loss and inhomogeneous color in graphite specimen container than in SN26 crucible. The variations of sintering densities in various packing powders (Si3N4, SN26, AlN, BN) were very small but SiC powder was synthesised in graphite crucible with Si3N4 packing powder, aluminium oxynitride compounds were synthesised in SN26 crucible with AlN packing power. Also N2 gas pressure over 20kg/$\textrm{cm}^2$ reduced the densification of Si3N4 in one step-gas pressure sintering. As the result of two step-gas pressure sintering at 700kg/$\textrm{cm}^2$ for 15min., relative density of 99.9% and 3-point bending strength of 1090MPa and dense microstructure of 3~4${\mu}{\textrm}{m}$ grain size were obtained.

• 연구논문집
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• 통권26호
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• pp.103-112
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• 1996

$Al_2O_3/SiC$ Hybrid-Composite이 일반적인 분말공정에 의하여 제조되었다. 소결시 $\gamma-Al_2O_3에서 $\alpha-Al_2O_3$로의 전이에 seed역할을 하는 $\alpha-Al_2O_3의 첨가는 균일한 미세구조를 발달시켜 강도의 증진을 가져왔다. nano size의 SiC의 첨가는 $Al_2O_3$의 소결성과 입성장에 영향을 미쳐 파괴강도의 증진을 가져왔다. $Al_2O_3/SiC$ nano-Composite에 SiC plates의 첨가는 파괴강도의 감소를 가져왔지만, 상대적으로 파괴인성은 증진되었다. SiC plates에 nitride (BN, $Si_3N_4$ 코팅을 할 경우 crack deflection을 더욱 유발하여 파괴인성이 증진되었다.

• 한국세라믹학회지
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• 제34권12호
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• pp.1268-1274
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• 1997

Effect of elastic/plastic mismatch on the fracture of Si3N4 coating in Si3N4/Si3N4 -BN bilayer was investigated by Hertzian indentation testing. A different amount of mismatch between two layers was induced by different BN addition in the substrate layer, and Hertizian cracks were induced by using WC ball indenter. As a result, as the elastic/plastic mismatch between coating and substrate layer increased, the coating fracture easily occurred. A bending stress induced by different elastic/plastic mismatch was main reason to cause the fracture of coating.

• 한국정밀공학회지
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• 제21권1호
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• pp.61-70
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• 2004

Generally, ceramics are very difficult-to-cut materials because of its high strength and hardness. The machining process of ceramics can be characterized by cracking and brittle fracture. In the machining of ceramics, edge chipping and crack propagation are the principal reasons to cause surface integrity deterioration. Such phenomenon can cause not only poor dimensional and geometric accuracy, but also possible failure of the ceramic parts. Ceramics can be machined with traditional method such as grinding and polishing. However, such processes are generally cost-expensive and have low material removal rate. Thus, in this paper, to overcome these problems. BN powder, which gives good cutting property, is added for the fabrication of machinable ceramics by volume of 5,10,15,20,25 and 30%. And, mechanical properties, R-curve behavior and machining tests are carried out to evaluate the machining properties of the manufactured machinable ceramics.

• 한국재료학회지
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• 제25권12호
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• pp.694-702
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• 2015

Nd-Fe-B permanent magnets have been used in a wide variety of applications because of their high magnetic flux density. So, demand for neodymium has been increasing in worldwide. In this study, an electrowinning process was performed in $LiF-NdF_3-Nd_2O_3$ high temperature molten salts. However, a corrosion resistant material for use in the molten salt must be found for stable operation because of the harsh corrosion environment of the electrowinning process. Therefore, for this paper, boron nitride(BN), aluminum nitride(AlN), and silicon nitride($Si_3N_4$) were selected as protective and structural materials in the high temperature electrolyte. To investigate the characteristics of BN, AlN, and $Si_3N_4$, in molten salts, materials were immersed in the molten salts for 24, 72, 120, and 192 hours. Also, surface condition and stability were investigated by SEM and EDS and corrosion products were calculated by HSC chemistry. As a result, among BN, AlN, and $Si_3N_4$, AlN was found to show the best protective material properties.