• 제목/요약/키워드: 방전플라즈마소결

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방전플라즈마 소결법에 의한 $ZrB_2$-ZrC 복합체의 소결 거동 (The Sintering Behavior of $ZrB_2$-ZrC Composites Sintered by Spark Plasma Sintering Process)

  • 심광보;김경훈
    • 한국세라믹학회지
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    • 제38권6호
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    • pp.582-586
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    • 2001

  • 방전 플라즈마 소결법을 이용하여 ZrB$_2$-ZrC 복합체를 소결하여 소결 거동과 미세구조에 대하여 조사하였다. 소결 조제로서 란타늄을 첨가하였을 경우에 첨가하지 않았을 경우보다 더 낮은 온도에서 소결 수축이 시작되었으며, 180$0^{\circ}C$에서 거의 치밀화가 완성되었다. 란타늄은 방전플라즈마 소결시 초기 분말 간 액상 형성으로 물질이동을 가속화하여 ZrB$_2$-ZrC 복합체의 치밀화에 커다란 기여를 하며, 냉각 시에 재결정화하여 결정립계와 결정립 삼중점에 란타늄이 포함된 이차상을 형성하는 것으로 확인되었다. 또한 ZrB$_2$-ZrC는 강한 공유결합성 재료임에도 불구하고 미세 구조 내에 잘 발달된 전위 구조를 형성하고 있음을 확인하였다.

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방전플라즈마소결법으로 제조된 $ZrB_2$-ZrC 복합체의 결정립 방위분포 및 결정입계의 특성 (Characteristics of Grain Orientation and Grain Boundaries of the $ZrB_2$-ZrC Composites Densified by Spark Plasma Sintering)

  • 심승환;김경훈;심광보
    • 한국세라믹학회지
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    • 제38권10호
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    • pp.914-920
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    • 2001

  • 새로운 소결법인 방전플라즈마소결법(SPS: Spark Plasma Sintering)으로 제조된 $ZrB_2$-ZrC 복합체의 결정립 방위분포 및 결정입계의 특성을 EBSP(Electron Back-Scattered Pattern)법으로 분석하여 상압소결법(PLS, Pressureless Sintering)에 의한 시편과 비교하였다. 방전플라즈마 소결법으로 제조된 시편의 $ZrB_2$ 결정립은 상압소결된 시편과는 다르게 (0001)면이 시편표면에 수직한 배향(normal direction)을 나타냈으며, ZrC 결정립은 두 경우 무질서한 배향을 나타냈다. 결정입계 특성 분석에서 low angle $(<15^{\circ})$의 분포는 상압소결법인 경우 전체 입계 중 약 10%, 방전플라즈마 소결법은 8%로 두 소결체에서 큰 차이를 보이지 않았으나, CSL(Coincident Site Lattice) 입계의 분포에서는 방전플라즈마 소결법으로 제조된 복합체에서 $\Sigma$ 3,5,7,9,11의 CSL 분포가 상압소결법에 비해 높은 분율을 나타냈다.

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방전플라즈마 소결법을 이용한 고밀도 탄화 붕소 제조 및 기계적 특성 (Mechanical properties of $B_4C$ ceramics fabricated by a spark plasma sintering process)

  • 김경훈;채재홍;박주석;김대근;심광보
    • 한국결정성장학회지
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    • 제17권3호
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    • pp.128-132
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    • 2007

  • 방전플라즈마 소결법을 적용하여 탄화붕소 세라믹스를 제조하여 그 소결 특성, 미세 구조 및 기계적 특성을 평가하였다. 탄화붕소의 소결에 방전플라즈마 소결법을 적용하여 소결 조제의 첨가 없이 전통적인 소결법보다 낮은 온도에서 99% 이상의 완전 치밀화된 소결체를 제작할 수 있었으며, 탄화붕소 분말의 메탄을 세척을 통하여 분말 표면에 형성되어 있는 $B_2O_3$ 상을 사전에 제거함으로써 결정립의 조대화를 방지하여 균일한 미세구조의 형성을 유도할 수 있었으며 결과적으로 탄화붕소 소결체의 기계적 특성을 향상시킬 수 있었다. 특히 파괴인성의 경우 메탄을 세척을 통하여 30% 이상의 물성 향상을 달성하였다.

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자기펄스압축성형법 및 방전 플라즈마 소결법의 연속공정을 이용한 $95%Bi_2Te_3-5%Bi_2Se_3$ 소결체제조 및 열전특성평가

  • 이철희;김효섭;김택수;구자명;홍순직
    • 한국재료학회:학술대회논문집
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    • 한국재료학회 2011년도 춘계학술발표대회
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    • pp.48.2-48.2
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    • 2011

  • 열전재료는 열과 전기에너지의 상호 변환이 가능한 재료로 이를 이용한 응용제품의 개발이 크게 주목을 받고 있으며, 특히 $Bi_2Te_3$계 합금의 경우 상온에서 가장 우수한 성능지수를 가지는 재료로 많은 연구가 진행되고 있다. 그러나 기존의 $Bi_2Te_3$계 합금은 일방향응고법으로 제조되어 많은 시간과 비용을 필요로 하고, 특히 C축의 Van der Waals 결합으로 인해 기계적 강도가 약하다는 단점이 있었다. 최근 분말야금법을 이용하여 기계적강도를 높이고, 격자산란에 의한 열전도도의 감소로 성능지수를 높일수 있는 방법들이 제시되고 있다. 본 연구에서는 급속응고공정인 가스분무법을 이용하여 n-type의 $95%Bi_2Te_3-5%Bi_2Se_3$분말을 제조하였고, 이 재료의 경우 성형조건에 따라 조직이 쉽게 변하기 때문에 이를 제어하기 위해 단시간동안 고압으로 성형가능한 자기펄스압축성형법(Magnetic Pulsed Compaction)을 이용하여 성형체를 제조하였다. 제조된 성형체는 밀도를 증가시키고 결정립성장을 억제시킬수 있는 방전플라즈마소결법(Spark Plasma Sintering)을 이용하여 소결체로 제조되었으며, 각각의 공정이 열전성능에 미치는 영향을 고찰하였다. OM (Optical Microscope) 및 SEM (Scaning Electric Microscope)을 이용하여 미세구조를 관찰하였고 XRD (X-Ray Diffraction)를 이용하여 상의 변화를 분석하였으며, 상온에서 경도를 측정함으로서 공정조건에 따른 기계적강도를 비교하였다. Seebeck계수는 시편의 양단에 온도차를 주어 발생하는 기전압을 측정하여 계산하였고, 전기비저항은 4point probe방법으로 측정하였다. 전하이동도 및 전하농도는 Hall측정으로부터 구하였고 열전도도를 측정하여 종합적인 열전성능을 평가하였다.

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