차세대 발전 시스템에서 사용되는 고온 가스 필터용 지지층 소재를 제조하기 위하여 용융 Si 침윤 방법으로 기공율이 32∼36%, 주기공 크기가 37∼90 ${\mu}m$ 범위를 갖는 고강도 다공질 반응소결 탄화규소(RBSC)를 개발하였다. 반응소결 탄화규소 다공체의, 최대 파괴강도는 120MPa이었으며, 용융 Si 침윤 방법으로 제조된 반응소결 탄화규소 다공체에서는 SiC 입자 사이에 SiC/Si로 이루어진 기지상이 형성되어 있기 때문에 파괴 강도 및 열충격 특성이 점토 결합 탄화규소 다공체 보다 우수하였다. 반응소결 탄화규소 다공체의 기공율 및 기공 크기는 잔류 Si의 양 및 성형체에 사용한 SiC 입자 크기에 따라 다르게 나타났다.
In manufacturing process of porous glass-ceramics by the filler method, the sintering behaviour of crystallizable glass powder mixed with various salts was studied and also the effects of precipitated crystal phases on the properties of porous glass-ceramics were investigated. Fine-grained crystallizable glass powder was homogeneously mixed with various slat having grain size 100~200 ${\mu}{\textrm}{m}$ and sintered for densification. After washing out the inorganic salt with distilled water, the porous sintered body was heat treated additionly for crystallization. The MgO-Al2O3-SiO2 base glass was used as crystallizable glass powder and the water soluble salts such as K2SO4 and MgSO4 were used as filler. When K2SO4 was used, leucite crystal phase was formed as a result of the ion exchange and porous glass-ceramics which exhibit high temperature resistance and high thermal expansion coefficient of 17$\times$10-6/$^{\circ}C$ could be obtained. On the contrary, when MgSO4 was used, only slight ion exchange is observed and $\mu$-cordierite and $\alpha$-cordierite crystal phases were formed and porous glass-ceramics which exhibit low thermal expansion coefficient schedule were determined with the results of DTA curves, thermal shrinkage curves and XRD patterns analysis. From DTA curves and thermal shrinkage curves, it was found that the sintering densification have been completed at the temperature range of exothermic peak for crystallization. The pore size distributions and pore diameters were measured by mercury porosimeter. The pore diameter of porous glass-ceramics was 10~15 ${\mu}{\textrm}{m}$ when 100~200${\mu}{\textrm}{m}$ grain size of K2SO4 was used and it was 25~30 ${\mu}{\textrm}{m}$ when the same grain size of MgSO4 was used. The porous glass-ceramics K2SO4 used shows bimodal pore size distribution and its porous skeleton structure was ascertained by SEM observation.
3Y TZP/SUS316계 경사기능재료를 슬립캐스팅법을 이용하여 제조하였다. 슬립캐스팅 공정에서 석고몰드를 대체하기 위해 알루미나몰드를 제조하였고, 3Y-TZP/SUS316 2상 슬러리의 최적 분산조건을 ESA, 점도계, 침전거동의 관찰 등을 통해 결정하였으며, 석고몰드와 알루미나몰드로 캐스팅한 시험편의 제반 특성을 소결수축율변화, 건조 및 소결거동, 미세구조 관찰 등으로 조사하였다. 그 결과 알루미나몰드를 사용하여 제조된 시험편에서는 석고몰드 사용시 나타나는 표면에서의 오염이 관찰되지 않았으며, 각 층의 두께조절이 쉬웠고 높은 재현성을 나타냄을 알 수 있었다. 특히 알루미나몰드를 사용하여 제조한 SUS316에서는 어떤 열화현상도 관찰되지 않았다. 결국 슬립캐스팅 공정으로 3Y-TZP/SUS316계 경사기능재료를 제조함에 있어서 기존의 석고몰드보다 다공질 알루미나몰드의 사용이 바람직하다는 것을 알 수 있었다.
Synthesis of $\beta$-Sialon powder was attempted with carbothermal reduction of porous glass. The porous glass was prepared by heat and hydrothermal treatments of 9.32 Li2O.46.5B2O3.37.2SiO2.6.98Al2O3 glass. Carbon pyrolyzed from propane gas was deposited on the porous glass, thereafter activated carbon was added as reducing agents. The synthesized $\beta$-Sialon powder was pressureless sintered at 175$0^{\circ}C$ for 1hr in N2 atmosphere. The characterization of the $\beta$-Sialon powder was performed with XRD, BET, SEM and particle size analysis. The sinterability and mechanical properties of the sintered bodies were investigated in terms of bulk density, M.O.R., fracture toughness, morphology of microstructure and etc. The reduction effect of deposited carbon was better than that of activated carbon mechanically added. The formation of SiC was precominant over that of Si2ON2 and $\beta$-Sialon owing to low partial pressure of N2 inside the pore, wehreas on the surface of porous glass the formation of Si2ON2 and $\beta$-Sialon were predominant. Thereafter, SiC reduced unreacted glass to be $\beta$-Sialon. Single phase of $\beta$-Sialon(Z=1.92) was obtained from PGA porous glass having the largest pore radius by the simultaneous reduction and nitridation method at 145$0^{\circ}C$ for 5hrs. The bulk density, M.O.R., and KIC of the sitered body are 3.17g/cc, 434.4MPa and 4.1MPa.m1/2, respectively.
Functionally gradient porous $Al_2O_3-(t-ZrO_2)/HAp$ composites consist of 3 layers were fabricated using the multi-pass extrusion process at the various temperatures. The continuous pores were homogeneously formed in the $2^{nd}$ passed samples and their size was about $180{\mu}m$ in diameter. In the porous composites sintered at $1200-1400^{\circ}C$, the relative density and bending strength increased with the sintering temperature. The maximum values of relative density and bending strength in the $2^{nd}$ passed $Al_2O_3-(t-ZrO_2)/HAp$ composites were 62.2% and 107.8 MPa, respectively. In order to investigate the growth behavior of osteogenic cells on the functionally gradient porous $Al_2O_3-(t-ZrO_2)/HAp$ composites, an in vitro test was performed, using human osteoblast-like MG-63 cells. The cells were well attached and grown on the rough surface of the inside of the functionally gradient porous body.
다공질 세라믹스 흡음재료의 흡음특성과 물리.기계적 특성에 미치는 하수슬러지 슬래그 첨가량과 입경 효과에 대하여 조사하였다. 시편의 물리.기계적 특성은 슬래그 입경과 관계 없이 소성온도가 증가하고 슬래그 함량이 감소함에 따라 증가하였으며, 슬래그의 함량이 일정한 시편은 물유리 첨가량이 증가하고 슬래그 입경이 감소함에 따라 증가하였다. 1~3mm 크기의 슬래그를 약 77~89 wt% 함유하고 1,05$0^{\circ}C$에서 2시간 소성한 시편의 부피비중은 1.48~1.71, 압축강도 85~163 kgf/$\textrm{cm}^2$을 나타내었으며, 1~3mm의 슬래그를 이용한 시편은 저주파영역, 슬래그 입경이 1 mm이하인 시편은 고주파영역의 흡음특성이 향상되었으며, 시편의 두께가 증가함에 따라 저주파영역의 흡음특성이 향상되었다.
PZT powders were prepared by the molten salt synthesis method. The porous PZT ceramics were made from a mixture of PZT and polyvinylalcohol(PVA) by BURPS(Bumout Plastic Sphere) technique. The 3-3 type composites were fabricated by impregnating an sintered porous PZT ceramics with various polymer matrices. The relative permittivity of 3-3 type composite specimens was shown 860-1,100 smaller than that of solid PZT ceramics(2,100), and the dissipation factors of composite specimens were about 0.02 to 0.03. The piezoelectric coefficient d$_{33}$ of composite specimens(285-328*10$^{12}$ C/N) was comparable with that of single phase PZT specimens(364*10$^{-12}$ C/N). The thickness mode coupling factor k$_{t}$(O.5-0.6) of composite specimens was comparable with that of single phase PZT specimens(k$_{t}$-0.7), and the mechanical quality factor of composite specimens was smaller than 10, and thus these 3-3 type composite specimens would be believed as a good candidates for broad band transducer applications.ons.
$AlCl_3{\cdot}6H_2O$를 출발원료로 침전법에 의해 알루미늄 수화물을 합성하였다. 용액의 pH에 따라 amorphous, boehimite, bayerite, nordstrandite 상을 얻었고, 수산화 알루미늄은 열처리 온도가 증가함에 따라 $\gamma$, $\delta$, $\theta$를 거쳐${\alpha}-Al_2O_3$로 전이되었으며, 입자크기도 증가하였다. ${\gamma}-Al_2O_3$ 를 담금피막법(dip-coating method)으로 중간층 위에 코팅하였고, 비교를 위해 비지지체 분리막도 준비하였다. 지지체 분리막은 작은 입자(grain)들로 구성된 다공질 구조(porous structure)를 나타내었지만, 비지지체 분리막에서는 상호 연결된 큰 입자(grain)들이 나타났다. 지지체 분리막에서 보다 비지지체 분리막에서 결정립 성장이 명백하게 나타났다.
SiC세라믹스의 열전변환물성에 미치는 A1$_4$C$_3$ 첨가효과에 대해 연구하였다. $\alpha$-SiC 분말에 A1$_4$C$_3$를 첨가하여 Ar분위기 2100∼220$0^{\circ}C$에서 3시간 소결하여 상대밀도 47∼59%인 다공질 SiC세라믹스를 제조하였다. X-선 회절분석 및 주사형 전자현미경으로 소결체의 상조성과 미세구조를 분석하였으며, A1$_4$C$_3$ 첨가에 의해 6H에서 4H로의 상전이 발생을 관찰할 수 있었다. 전기전도도와 Seebeck 계수를 Ar 분위기 550∼95$0^{\circ}C$에서 측정하였다. 무첨가 시료의 경우 출발원료중에 함유된 p형 불순물(Al, Fe)에 의해 Seebeck 계수가 정(+)의 값을 나타내었으며, 소결온도가 증가함에 따라 전기전도도가 증가하였다. A1$_4$C$_3$ 첨가 시료의 전기전도도는 상전이 및 캐리어농도 증가에 의해 무첨가 시료보다 높았으며, 또 Seebeck 계수도 크게 나타났다. 시료의 밀도, 첨가량 및 소결조건이 열전변환물성에 크게 기여하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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