• 한국세라믹학회지
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• 제30권9호
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• pp.731-739
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• 1993

R-curve measurements were performed on Al2O3(matrix)-ZrO2-SiC whisker composite and Al2O3-ZrO2, Al2O3-SiC whisker composites in the favor of comparing the effect of ZrO2 and SiC whisker, as a second phase, to Al2O3 matrix. Al2O3-SiC whisker and Al2O3-ZrO2-SiC whisker were fabricated by hot pressing at 1$700^{\circ}C$, 15MPa and Al2O3-ZrO2 by pressureless sintering at 1$600^{\circ}C$. A controlled flaw/strength technique was utilized to determine fracture resistance as a function of crack extension and R-curve behaviour was determined from the relationship which is KR=K0(Δa)m. R-curveresults were KR=6.173$\times$Δa0.031 for Al2O3-ZrO2, KR=18.796$\times$Δa0.172 for Al2O3-SiC whisker and KR=11.96$\times$Δa0.110 for Al2O3-ZrO2-SiC whisker composite. From the analysis of R-curve and expeirmental data above three composites, it is found that R-curve behaviour of Al2O3-ZrO2-SiC whisker composite was dominated initially by the strengthening effect of ZrO2 and after, some extended crack were influenced by the effect of SiC whisker. Analysis of SEM and X-ray data revealed that whisker bridging in the crack wake and whisker pull-out mechanisms were the main mechanism for the R-curve behaviour.

• 한국세라믹학회지
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• 제52권1호
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• pp.19-22
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• 2015

The joining behavior of YSZ ceramics to the glasses used in the $9Al_2O_3-24ZrO_2-51SiO_2-16R_2O$ and $9Al_2O_3-24ZrO_2-51SiO_2-7La_2O_3-9R_2O$ (wt%) glass systems was investigated. The glass transition and softening temperatures were determined to be $430^{\circ}C$ and $760^{\circ}C$, respectively. The behavior of the contact angle was inversely proportional to an increase in the temperature. The Zr element in YSZ acted as a nucleation agent and contributed to the bonding behavior at the interface.

• 한국세라믹학회지
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• 제38권10호
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• pp.936-941
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• 2001

5.31 mol% ${Y_2}{O_3}$-4.45 mo1% ${Nb_2}{O_5}$-90.31 mo1% $ZrO_2$에 ${Al_2}{O_3}$를 첨가한 복합체를 제조하여 알루미나 입도가 복합체의 균열 전파 저항성에 미치는 영향을 조사하였다. $ZrO_2/{Al_2}{O_3}$ 복합체에서는 R-cuve 거동이 관찰되었으며 0.2, $2.8{\mu}m$ ${Al_2}{O_3}$가 20 vol%가 첨가된 복합체의 인성값은 각각 7.9, $8.8MPam^{1/2}$이었다. 파괴인성값의 차이는 ${Al_2}{O_3}$ 입도 크기에 의존하는 $ZrO_2/{Al_2}{O_3}$ 복합체 내의 정방정 $ZrO_2$의 결정립 크기 차이에 의한 것으로 추정된다.

• 한국세라믹학회지
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• 제37권4호
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• pp.359-367
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• 2000

Particulate composites of Al2O3/SiC, Al2O3/ZrO2 and Al2O3/ZrO2/SiC have been fabricated to investigate their R-curve behaviors and toughening mechanisms. Al2O3 containing 30 vol% SiC particles of 3${\mu}{\textrm}{m}$ showed rising R-curve behavior owing to the strong crack bridging by SiC particles. The fracture toughness reached 9.1 MPa {{{{ SQRT {m} }} at the crack length of 1000${\mu}{\textrm}{m}$. On the other hand, ZrO2-toughened Al2O3 had a high flat R-curve since it rose steeply in the short crack region due to the well known transformation toughening. For Al2O3/ZrO2/SiC composites, the R-curve behavior was similar to that of Al2O3/SiC but with slightly higher toughness. The SiC particles in this composite decreased the amount of transformable tetragonal phase to reduce the effect of transformation toughening by 50%. It was also found that the fracture toughness of this composite with two different toughening mechanisms was markedly lower than that estimated by the simple addition of two contributions.

• 한국세라믹학회지
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• 제26권1호
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• pp.31-36
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• 1989

In order to synthesize AlN-polytypes from AlN-SiO2-Al2O3 system, composition A (AlN/SiO2/Al2O3=1/0.3/0.05, mole ratio) and composition B(AlN-SiO2-Al2O3=1/0.2/0.05, mole ratio) were used. AlN-polytypes were produced by nitriding the mixture at 175$0^{\circ}C$~190$0^{\circ}C$ under N2 atmosphere. For lower reaction temperature, 15R phase was produced and in the case of higher reaction temperature, AlN phase was only produced. As each composition was heated at 185$0^{\circ}C$ in N2 atmosphere, produced main phases were 15R phase for composition A and 21R phase for composition B respectively. The fracture surfaces of produced reactants showed porous skeleton structure.

• 한국세라믹학회지
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• 제39권4호
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• pp.413-419
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• 2002

$Al_2O_3$/TiC/SiC, $Al_2O_3$/SiC 및 $Al_2O_3$/TiC 복합체들을 고온가압소결로 제조하여 이들의 균열저항거동과 기계적 성질을 비교해 보았다. $Al_2O_3$에 $0.8{\mu}m$의 TiC가 30vol% 첨가된 $Al_2O_3$/TiC는 단일체 $Al_2O_3$와 비슷한 균열저항거동을 보이며 파괴인성은 전반적으로 10% 이내의 증가를 보이는데 그쳤지만 강도는 약 30% 증가하였다. $Al_2O_3$에 $3{\mu}m$ SiC가 30vol% 첨가된 $Al_2O_3$/SiC는 SiC 입자의 균열 접속으로 인해 증가하는 균열저항거동을 뚜렷이 보이면서 파괴인성이 긴 균열에서 약 75% 증가하였으나 강도는 다소 감소했다. $Al_2O_3$/TiC에 SiC 입자가 30 vol% 첨가된 $Al_2O_3$/TiC/SiC 복합체의 경우 단일체 $Al_2O_3$에 비해 긴 균열 거리에서 파괴인성이 50% 이상 증가된 6.6 MP${\cdot}\sqrt{m}$에 이르렀으며 강도 값도 약 20% 상승하였다. 그러나 큰 SiC 입자의 첨가로 인해 TiC 입자만 첨가된 $Al_2O_3$/TiC 복합체보다는 강도가 다소 낮았다. 또한 SiC 입자만 첨가된 $Al_2O_3$/SiC 복합체보다는 파괴인성이 다소 낮았는데, 이는 작은 TiC 입자들이 SiC 입계를 거칠게 만들어 균열접속을 일으키는 SiC 입자의 뽑힘 현상을 방해하였기 때문이다.

• 한국세라믹학회지
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• 제38권1호
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• pp.56-60
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• 2001

90.24 mol% ZrO$_2$-5.31 mol% $Y_2$O$_3$-4.45 mol% Nb$_2$O$_{5}$ 조성의 (Y,Nb)-TZP와 (Y,Nb)-TZP/Al$_2$O$_3$복합체를 155$0^{\circ}C$~1$600^{\circ}C$에서 1~2시간 소결하여 제조하였다. 시편의 결함에 대한 저항성을 조사하기 위하여 R-curve, Weibull modulus, slow crack growth 변수 등을 조사하였다. 실험결과, (Y,Nb)-TZP와 (Y,Nb)-TZP/Al$_2$O$_3$복합체 모두 상용 3Y-TZP 보다 우수한 결함 저항성이 관찰되었다. (Y,Nb)-TZP/Al$_2$O$_3$복합체의 결함 저항성은 $Al_2$O$_3$첨가에 의한 결정립 가교 인화, 분산강화, R-curve 효과에 의한 것으로 추정된다.

• 한국재료학회지
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• 제9권4호
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• pp.428-433
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• 1999

본 연구는 $0.1~1.2\mu\textrm{m}$ 압도분포를 갖는 미세 $Al_2O_3$를 이용하여 플라츠마 용사한 후 상업용 용사분말(Metco 105)과 용사층의 특성을 비교하였다. 미세조직은 미세 $Al_2O_3$층이 상업용분말보다 더 치밀하였고 용샤층의 평균 표면조도 $(R_a)$는 미세 $Al_2O_3$의 경우에 $5.3\mu\textrm{m}$로 상업용 분말 $(R_a=8.2\mu\textrm{m})$ 보다 작은 값을 보였으며, 용사층 평균 splat 두께는 $1.4\mu\textrm{m}$ 였다. 또한 용샤층에는 많은 양의 부분 용융입자가 관찰되었다. XRD분석결과 두 분말 모두 용사층을 이루는 주된 상은 $\gamma-Al_2O_3$이였으며 $\alpha-Al_2O_3$도 관찰되었다. 용사층에 존재하는 $\alpha-Al_2O_3$의 분율은 미세 $Al_2O_3$층의 경우 8.39%. 상업용 $Al_2O_3$의 경우 13.79%이였다. 미세 경도 값은 두 분말에서 큰 차이를 보이지는 않았으나, 미세 $Al_2O_3$의 경우 큰 경도값 편차를 보였으며 따라서 미세 $Al_2O_3$층의 splat의 접합강도는 상업용 $Al_2O_3$보다 상대적으로 낮을 것으로 생각된다.

• 한국안광학회지
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• 제7권2호
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• pp.19-25
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• 2002

$SrO-B_2O_3$ 유리들에 같은 양의 $Al_2O_3$와 $SiO_2$를 첨가한 3성분 SrBAl 유리들과 SrBSi 유리들을 제작하여, $^{11}B$ NMR 방법을 이용하여 4배위 붕소 수인 $N_4$, 대칭적 3배위 붕소 수인 $N_{3S}$ 그리고 비대칭적 3배위 붕소 수인 $N_{3A}$를 얻어 구조를 정량적으로 비교 분석하였다. 두 유리 모두에 대해 $BO_3$ 단위의 경우 $Q_{cc}$=2.74MHz, ${\eta}=0.22$이며, $BO_3{^-}$단위의 경우 $Q_{cc}$=2.54MHz, ${\eta}=0.55$ 그리고 $BO_4$ 단위의 경우 $Q_{cc}$=0.60~0.75MHz, ${\eta}{\approx}0.00$이다. SrBAl 유리계에서는 $R_{1st}$($N_4$ 값의 제1변환점)에서의 유리들의 구조는 tetraborate ($[B_8O_{13}]^{-2}$) 단위들과 1차 변형된 diborate($[B_2Al_2O_7]^{-2}$) 단위들로 구성되어졌으며, $R_{max}$($N_4$ 최대인 R)에서 유리의 구조는 diborate($[B_4O_7]^{-2}$) 단위들, metaborate($[BO_2^{-1}]$) 단위들, 1차 변형된 diborate 단위들, 그리고 2차 변형된 diborate($[B_2Al_2O_8]^{-4}$) 단위들로 구성되어졌다. 그리고 3배위인 $AlO_3$ 단위들은 $BO_3$ 단위들보다 SrO로부터 도입된 산소를 우선적으로 배위하여 4배위인 $AlO_4$ 단위들로 전환되었다. 또한, SrBSi 유리계에서는 Si 원자들은 $R{\leq}0.5$ 영역에서는 붕소 망목구조에 기여하지 않으므로 유리 구조는 $SiO_4$ 단위들로 희석(diluted)된 2성분 SrB 유리계와 같은 구조로 구성되어졌으며, $R{\geq}R_{max}$이상의 영역에서는 SrO로부터 도입된 산소에 의해 $SiO_4$ 단위들이 $BO_3{^-}$ 단위들보다 우선적으로 $SiO_4{^-}$ 단위들로 모두 형성되었다. 그리고 $R_{max}$에서 유리의 구조는 diborate 단위들, metaborate 단위들, loose $BO_4([BO_2]^{-1})$ 단위들, 그리고 $SiO_4{^-}([SiO_{2.5}]^{-1})$ 단위들로 구성되어졌다.

• 한국세라믹학회지
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• 제37권4호
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• pp.368-375
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• 2000

Fracture toughness of particulate composites of Al2O3/SiC, Al2O3/ZrO2 and Al2O3/ZrO2/SiC was analysed theoretically. According to the suggested particle bridging model for obtaining the R-curve height, the crack extension resistance for the long crack was linearly proportional to the residual calmping stress at the interface between the second phase and the matrix. It was also a function of the particle size and the content. It was confirmed that the rising R-curve behavior of Al2O3 containing 30 vol% SiC particles of 3${\mu}{\textrm}{m}$ was owing to the strong crack bridging by SiC particles. For Al2O3/ZrO2/SiC composites, the tensional stress from the 3${\mu}{\textrm}{m}$ SiC particles was large enough to activate the spontaneous transformation of the ZrO2. The crack extension resistance due to the particle bridging mechanism did not seem to be affected much by the coupled toughening, but its resultant toughness increase could be significantly smaller due to the dependency on the matrix toughness.