A mini ball launch system was developed for the study of dynamic fracture of ceramic materials. The principle of velocity multiplication system is similar to two stage gun. The plastic sabot assembly houses steel plunger and the void filled with silicone rubber. The sabot is stopped by the stopper block then the steel plunger inside the sabot compress the silicone rubber to high pressure. Then the compressive energy of the silicone rubber is transferred to the ball. More than ten times of initial speed was attained. In this study, most effective silicone rubber for the highest final speed was chosen out of three different varieties by launch tests.
The composites were fabricated 61 vol.%α-α-SiC and 39vol.% WC powders with the liquid forming additives of 12wt% Al₂O₃+Y₂O₃ by pressureless annealing at 1700, 1800, 1900℃ for 4 hours. The result of phase analysis of composites by XRD revealed α-SiC(2H), WC, and YAG($Al_5Y_3O_{12}$) crystal phase. The relative density, the flexural strength, fracture toughness and Young′s modulus showed respectively the highest value of 99.4%, 375.76㎫, 5.79㎫ㆍ$m^{\frac{1}{2}}$, and 106.43㎬ for composite by pressureless annealing temperature 1900℃ at room temperature. The electrical resistivity showed the lowest value of 1.47×$10^{-3}$/Ω·㎝ for composite by pressureless annealing temperature 1900℃ at 25℃. The electrical resistivity of the α-SiC-WC composites was all positive temperature cofficient resistance (PTCR) in the temperature ranges from 25℃ to 500℃.
The composites were fabricated 61 vol.%$\alpha$-$\alpha$-SiC and 39vol.% WC powders with the liquid forming additives of 12wt% $Al_2$O$_3$+Y$_2$O$_3$ by pressureless annealing at 1700, 1800, 190$0^{\circ}C$ for 4 hours. The result of phase analysis of composites by XRD revealed $\alpha$-SiC(2H), WC, and YAG(Al$_{5}$ Y$_3$O$_{12}$ ) crystal phase. The relative density, the flexural strength, fracture toughness and Young's modulus showed respectively the highest value of 99.4%, 375.76㎫, 5.79㎫ㆍm$\frac{1}{2}$, and 106.43㎬ for composite by pressureless annealing temperature 190$0^{\circ}C$ at room temperature. The electrical resistivity showed the lowest value of 1.47${\times}$10$^{-3}$$\Omega$$.$cm for composite by pressureless annealing temperature 190$0^{\circ}C$ at $25^{\circ}C$. The electrical resistivity of the $\alpha$-SiC-WC composites was all positive temperature cofficient resistance (PTCR) in the temperature ranges from $25^{\circ}C$ to 50$0^{\circ}C$.
The objective of this study is to fabricate a piezoelectric composite consisting of a piezoelectric ceramic and a high toughness material and to evaluate their electromechanical properties for high force actuator applications. The mixture of the piezoelectric material, PMNZT, and high toughness material, $ZrO_2$, exhibited high piezoelectric properties as well as good mechanical fracture resistance. Up to 2 vol% of $ZrO_2$ in PMNZT matrix, piezoelectric $d_{33}$ coefficient was above 400 pC/N, being 80% of that for the original PMNZT, and the toughness showed twice of the PMNZT. When the volume fraction of the $ZrO_2$ was above 5%, however, the piezoelectric coefficient became abruptly decreased and it approached 20% of value for the PMNZT.
고체 산화물 연료전지 전해질 재료인 8YSZ(yttria stabilized zirconia)세라믹 소재의 전기 전도도와 기계적 특성을 동시에 향상시키기 위하여 첨가제로서 Al₂O₃를 사용하고, 방전 플라즈마 소결법을 적용하였다. 제조된 소결체는 1200℃의 소결 온도에서 96% 이상의 밀도를 보이며, 1 ㎛ 이하의 균일한 크기의 결정립들로 구성된 미세구조를 보여주고 있다. 첨가된 Al₂O₃는 순수한 8YSZ의 결정립성장을 억제하여 파괴인성 및 굽힘강도 등 기계적 물성을 향상시키고, 또한 결정립 내부 전도도는 일정하게 유지한 채, 결정립계 전도도를 향상시켜 전체 이온 전도도를 증가시킴을 확인하였다. 이는 방전플라즈마 소결법이 비교적 낮은 온도에서 소결이 가능하여 기존의 소결 방법에서 문제시 되었던 8YSZ내로 Al₂O₃가 용해되는 것이 억제 되었을 뿐 아니라, 결정립계에 존재하는 SiO₂가 Al₂O₃와 반응하여 Al/sub 2-x/Si/sub l-y/O/sub 5/상으로 결정화되면서 결정립계 전도도를 향상시킨 결과로 사료된다.
파괴역학적 고려에 의하여 구조용 세라믹에서 $100{\mu}m$보다 작은 크기의 결함을 검출하는 것이 요구되고 있다. 미세결함이 삽입된 세라믹 시편을 준비하여 고주파수 검출장에서 C-scan을 수행하였다. 두께 4m의 SiC 세라믹 시편들을 입도가 $100{\mu}m$에서 $200{\mu}m$ 범위의 Fe, 입도 $36{\mu}m$에서 $50{\mu}m$ 범위의 Fe와 $50{\mu}m$ 크기의 pore를 용침법(infiltration)으로 삽입하여 준비하였고 또 입도 $100{\mu}m$에서 $200{\mu}m$ 범위의 WC, 입도 $36{\mu}m$에서 $50{\mu}m$ 범위의 WC, 입도 $100{\mu}m$에서 $200{\mu}m$ 범위의 Si, 입도 $36{\mu}m$에서 $50{\mu}m$ 범위의 Si 입자들을 소결법(sintering)으로 삽입하여 준비하였다. 준비된 시편에 대해 중심주파수 80MHz의 polyvinylidene fluoride(PVDF) 초음파탐촉자를 사용하여 C-scan을 수행한 결과 100MHz 범위까지의 고주파수 성분을 지닌 검출장에서는 $36{\mu}m$에서 $200{\mu}m$ 범위의 미세결함들이 검출되었으나 60MHz 이하의 주파수 성분만으로 구성된 저주파수 검출장에서는 검출되지 않았다. 중심 주파수에서의 파장에 대하여 검출된 최소 결함의 비는 약 0.25로 Rayleigh 산란 영역이었다.
교합평면은 시상면적인 치열궁 형태를 나타내는 것으로, 악구강계를 구성하는 요소의 하나인 교합을 형태적으로 구성한다. 본 증례에서는 생체의 정중 시상면에 대한 수평, 측방좌표를 교합기상에 재현하여 상하악 치아 및 결손부 치조제에 대한 좌우 동적인 위치관계 얻기 위해 Shilla system (Hamans, Tokyo, Japan)을 이용하여 교합평면을 재구성 하였다. 본 증례의 환자는 41세의 남자 환자로 상악 전치부 10본금속-도재 고정성국소의치 파절 및 탈락과 전반적인 치료를 주소로 내원하였다. 임상 검사, 방사선 검사, 모형분석을 통해 임플란트 식립을 동반한 완전구강회복술을 하기로 결정하였다. Gothic Arch device (Centrofix; AmannGirrbach GmbH, Germany)를 이용하여 악간관계를 채득하고 마운팅 후, Shilla system을 이용하여 기존 교합평면을 평가, 분석하여 진단 납형을 제작하였다. 이를 토대로 방사선 스텐트를 제작하여 임플란트 식립하였고, 진단 납형을 이용하여 임시수복물을 제작하였다. 임시 수복물의 형태 및 교합 양식을 재현하기 위해 맞춤 전방유도판을 제작하고, 교차 마운팅을 시행하였으며 최종 수복물은 지르코니아 코핑을 이용한 완전 도재관으로 제작하였다. 이상과 같이 전악수복환자에서 진단과 치료 과정에서 Shilla system을 이용하여 적절한 심미적, 기능적 수복 결과를 얻을 수 있었다.
연구목적: 지르코니아-도재 수복물에 있어 상부도재와 코어 사이의 결합 실패가 종종 보고되어 왔으며 특히 착색지르코니아 코어는 기존의 백색 지르코니아보다 상부 도재와의 결합력이 약하다고 보고된 바 있다. 이 연구의 목적은 착색 지르코니아 코어 위의 상부도재를 적층식과 열가압식으로 제작하여 그 전단결합강도를 알아보고, 이를 전통적인 금속-도재간 결합강도와 비교하여 그 임상적 안정성을 평가하는 것이다. 연구 재료 및 방법: 금속도재군 (MC)을 대조군으로 하였다. 전통적인 금속도재군 (MC)과 지르코니아 코어를 사용한 두가지 군 (ZB, ZP)에 대하여 각 시스템별로 10개씩, 총 30개의 시편을 제작했다. CAD/CAM을 이용해 직경 12 mm, 높이 2.8 mm의 원판형 지르코니아 코어 (Katana zirconia)를 제작하고, 그 상부에 직경 2.8 mm, 높이 3 mm의 도재를 축성했다. ZB군은 CZR을 이용하여 적층법으로 상부도재를 제작했으며 ZP군은 NobelRondo Press ingot를 열가압하여 제작했다. Shear bond test machine (R&B Inc. Daejeon, Korea)을 이용하여 분당 0.50 mm의 속도로 파절이 일어날 때까지 전단력을 가하여 최대적용력 (N)을 측정하여 전단결합강도를 계산하고, 일원배치 분산분석을 사용하여 유의수준 5%에서 검정하였다. 파절양상을 알아보기 위하여 전자주사현미경을 통해 파절단면을 관찰했다. 결과: 평균 전단강도 (SD)는 MC 대조군 29.14 (2.26); ZB 29.48 (2.30); ZP 29.51 (2.32) 이었다. 실험군과 대조군 사이에 유의한 차이는 없었다. 모든 실험군에서 접착성 실패와 응집성 실패가 혼재된 양상을 보였으며, 응집성 실패가 우세했다. 결론: 1. 착색지르코니아 코어와 상부도재들 간의 전단결합강도는 금속 도재간 전단결합강도와 유의한 차이가 없었다. 2. 착색지르코니아 코어의 상부도재를 제작하는 방식에 있어 적층법과 열가압법 간의 전단결합강도에 유의한 차이는 없었다 (P > .05). 3. 파절양상은 응집성 파절이 우세한 가운데 접착성 파절과 응집성 파절이 혼재되어 나타났다.
본 연구에서는 탄소섬유, 탄화규소섬유 그리고 하이브리드섬유를 강화재로 하여 TGCVI와 PIP 혼합 공정으로 $C_f/SiC$, $SiC_f/SiC$, $C_f-SiC_f/SiC$의 세라믹복합재를 제조하였다. 열충격싸이클시험, 3점 굴곡시험과 Oxy-Acetylene 토취 시험후에 그들의 기계적물성, 산화저항성과 내삭마성을 평가하였다. $C_f/SiC$복합재는 온도 증가에 따라서 기계적물성의 감소와 준 연성의 파단모드, 그리고 높은 삭마량을 보였다. $SiC_f/SiC$복합재는 $C_f/SiC$ 복합재에 비하여 강한 기계적물성, 낮은 삭마량을 그리고 취성의 파단모드를 나타냈다. 한편 하이브리드 복합재는 가장 우수한 기계적물성과 $SiC_f/SiC$보다는 연성의 파단모드 그리고 $C_f/SiC$ 보다 낮은 삭마량의 결과를 나타냈다. Oxy-Acetylene 토취 시험 중에 SiC매트릭스는 산화되어 $SiO_2$층을 형성하였으며, 특히 이 층은 $C_f-SiC_f/SiC$와 $SiC_f/SiC$ 복합재에서 섬유의 추가적인 삭마를 막는 역할을 하는 것으로 나타났다. 결론적으로 낮은 기공율을 갖는 하이브리드 복합재를 제조한다면, $C_f/SiC$의 산화로 인한 기계적물성의 감소와 $SiC_f/SiC$ 복합재의 취성 파단모드의 개선으로 고온 산화분위기에서 고온열구조재로의 적용이 높을 것으로 기대한다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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