• 한국분말재료학회지
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• 제9권6호
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• pp.441-448
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• 2002

Dispersions of non-soluble ceramic particles in a metallic matrix can enhance the strength and heat resistance of materials. With the advent of mechanical alloying it became possible to put the theoretical concept into practice by incorporating very fine particles in a flirty uniform distribution into often oxidation- and corrosion- resistant metal matrices. e.g. superalloys. The present paper will give an overview about the mechanical alloying technique as a dry, high energy ball milling process for producing composite metal powders with a fine controlled microstructure. The common way is milling of a mixture of metallic and nonmetallic powders (e.g. oxides. carbides, nitrides, borides) in a high energy ball mill. The heavy mechanical deformation during milling causes also fracture of the ceramic particles to be distributed homogeneously by further milling. The mechanisms of the process are described. To obtain a homogeneous distribution of nano-sized dispersoids in a more ductile matrix (e.g. aluminium-or copper based alloys) a reaction milling is suitable. Dispersoid can be formed in a solid state reaction by introducing materials that react with the matrix either during milling or during a subsequent heat treatment. The pre-conditions for obtaining high quality materials, which require a homogeneous distribution of small dis-persoids, are: milling behaviour of the ductile phase (Al, Cu) will be improved by the additives (e.g. graphite), homogeneous introduction of the additives into the granules is possible and the additive reacts with the matrix or an alloying element to form hard particles that are inert with respect to the matrix also at elevated temperatures. The mechanism of the in-situ formation of dispersoids is described using copper-based alloys as an example. A comparison between the in-situ formation of dispersoids (TiC) in the copper matrix and the milling of Cu-TiC mixtures is given with respect to the microstructure and properties, obtained.

• 한국세라믹학회지
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• 제36권2호
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• pp.186-192
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• 1999

+325~-200 mesh의 합성 뮬라이트에 평균입경 9.1$\mu\textrm{m}$의 장석을 첨가하여 무가압분물충전성형법으로 성형한후 1200~140$0^{\circ}C$에서의 치밀화 거동을 관찰하였다. 적절한 성형강도를 얻기 위해 충전된 분말내로 PVA 4% 결합제 용액을 침투시켰다. 가소성을 얻기 위한 점토없이 성형이 가능한 무가압분말충전성형법에 의해 제조된 성형체를 열처리하는 경우, 기존의 방법처럼 점토의 상전이로 인한 결함발생이 없었으며 장석의 용융에 의해 치밀한 미세구조를 얻을 수 있었다. 장석 첨가량이 30%인 시편의 경우 130$0^{\circ}C$에서 4시간 동안 소결했을 때 흡수율 0, 기공율 1% 미만의 치밀한 미세조직을 얻을 수 있었다. 그러나 그 이상의 유지시간이나, 140$0^{\circ}C$ 이상의 소결온도에서는 뮬라이트의 거대 입성장이 일어났다.

• 한국세라믹학회지
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• 제54권4호
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• pp.285-291
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• 2017

This study investigated the effects of grain size and phase constitution on the mechanical properties of $3Y-ZrO_2$ by varying the sintering conditions. The raw powder prepared by a low-cost wet milling using the coarse solid oxide powders was sintered by both pressureless sintering and hot-pressing, respectively. As increasing holding time at $1450^{\circ}C$ for pressureless sintering, it promoted the microstructural coarsening of matrix grains and the phase transformation to tetragonal phase, whereas the bimodal microstructure embedded with abnormal $cubic-ZrO_2$ grains was observed regardless of sintering time. On the other hand, the specimens hot-pressed at $1300^{\circ}C$ for 2 h reached ~ 97% of relative density with homogeneous fine microstructure and mixed phase constitution. It was found that the proportion of untransformed monoclinic zirconia had the most adverse effect on the biaxial strength compared to the impacts of grain size and density. The pressureless sintering of the low-cost powder for prolonged sintering time to 8 h led to a decent combination of mechanical properties ($H_V=13.2GPa$, $K_{IC}=8.16MPa{\cdot}m^{1/2}$, ${\sigma}=981MPa$).

• 한국세라믹학회지
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• 제40권6호
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• pp.560-565
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• 2003

방전 플라즈마 소결법(SPS: Spark Plasma Sintering)을 이용하여 800~100$0^{\circ}C$의 낮은 소결 온도에서 완전 치밀화를 이루는 M-doped ZnO를 (M=Al, Ni) 제조하여 그 소결 특성과 미세구조를 분석하였다. 전자현미경 분석 결과, NiO의 첨가는 ZnO 결정격자와의 고용체 형성을 촉진시키고 결정립 성장을 유발하였고, A1$_2$O$_3$는 순수한 ZnO 소결 시 나타나는 입계에서의 증발현상을 제어하고, 이차상 형성을 통하여 결정립 성장을 억제함을 확인할 수 있었다 NiO와 $Al_2$O$_3$를 동시에 첨가한 시편이 가장 우수한 미세구조가 형성됨을 확인하였고, SEM-EBSP (Electron Back-scattered Diffraction Pattern) 분석 결과 또한 우수한 결정립계 분포를 가지고 있음을 확인하였다. 이러한, 소결체의 우수한 미세구조적 특징은 carrier 농도 증가에 따른 전기 전도도와 증가 및 phonon scattering 효과에 의한 열전도도의 감소 효과를 유발하여 ZnO의 열전 특성을 향상시키리라 사료된다.

• 한국세라믹학회지
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• 제45권10호
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• pp.644-650
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• 2008

It has been proposed that the Cao-$SiO_2$ binary system can be good basic composition of bioactive glasses and glass-ceramics. In the present study, various kinds of Cao-$SiO_2$ gels were prepared by sol-gel method in order to control the microstructure which are related to their dissolution rate, induction period of apatite formation in body environment. Characterization of the gels were done by wet chemical analysis, SEM observation, FT-IR spectroscopy and XRD. The gelation time decreased with CaO content. However, the volume of all the dried gel decreased to 50% of the wet gels irrespective of increasement of CaO content. All the Cao-$SiO_2$ gels were amorphous and contained a large amount of silanol groups on their surfaces after heat treatment up to $800^{\circ}C$. The interconnected structure of the gel changed to agglomerated spherical powders when Ca content exceed to 20 mol%. Most of the Cao-$SiO_2$ gel showed amorphous when heat-treated up to $900^{\circ}C$. However, quartz and cristobalite was produced when heat-treated at $1000^{\circ}C$ and resultant microstructure of the gel contained microporous structure.

• 한국전기전자재료학회논문지
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• 제28권3호
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• pp.170-174
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• 2015

Composite ceramics of alumina-TZP(3Y) have good mechanical and electrical properties. So, They have been used as high strength refractory materials and thick film substrates, etc. In this study, Composite ceramics of alumina-TZP(3Y) were fabricated by uniaxial pressing and sintering at 1,400, 1,500, and $1,600^{\circ}C$, and their microstructures and mechanical properties were investigated. As the TZP(3Y) content in composite ceramics increases from 20 wt.% to 80 wt.%, the fracture toughness increases monotonically, which seems to be related to the higher relative density and/or toughening mechanism by means of stabilized tetragonal zirconia phase at room temperature. In contrast to the fracture toughness, Vickers hardness of the composite ceramics shows maximum value (1,938 Hv) at a 40 wt.% of TZP(3Y). The result of Vickers hardness is likely to be due to more dense sintered microstructure of composite ceramics than pure alumina and reinforcement of composite ceramics with TZP(3Y), considering that Vickers hardness of pure $Al_2O_3$ is greater than that of TZP(3Y). It is also shown that the $ZrO_2$ particles are $l^{\circ}Cated$ between $Al_2O_3$ grains and suppress grain growth each other.

• 마이크로전자및패키징학회지
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• 제23권4호
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• pp.57-61
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• 2016

대용량 전력저장용 황화나트륨 기반의 전지를 개발함에 있어서 베타 알루미나 고체 전해질 튜브와 알파 알루미나 셀 캡 간의 물리적 접합을 위해서는 세라믹-세라믹 접합용 씰링 글라스 후막 페이스트가 필요하다. 본고에서는 글라스 프릿 분말의 입도, 열처리 조건이 씰링 글라스의 열처리 후 미세구조 특히 기공율과 그 분포에 미치는 영향을 연구하였다. 씰링 글라스 분말의 입자가 클수록 열처리 후의 글라스의 미세 조직상에서의 기공율 및 기공의 수가 감소하였으며, 열처리 온도가 증가 할수록 기공의 수가 감소하는 반면 기공의 크기는 증가함을 확인하였다. 이로써 글라스 씰란트의 제조에 있어서, 글라스 페이스트용 글라스 프릿 분말의 입자 크기와 씰링 열처리 온도의 적절한 선정에 의해 글라스 씰링부의 미세구조에서 기공율과 기공의 분포 및 기공의 수를 제어할 수 있음을 보여주었다.

• 한국세라믹학회지
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• 제41권3호
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• pp.259-265
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• 2004

플라즈마 용사법에 의해 나노크기의 하이드록시 아파타이트 분말을 지르코니아 소결체 기판에 용사한 후 코팅층의 미세조직에 대해 조사하였다. 나노크기의 하이드록시 아파타이트 분말은 Ca(NO$_3$)$_2$$.$4$H_2O$과 (NH$_4$)$_2$HPO$_4$ 용액을 이용한 침전법에 의해 성공적으로 합성되었다. 코팅 후 지르코니아 기판과 코팅층 계면에서 균열은 발생하지 않았으며 코팅층의 두께는 150-250 $\mu\textrm{m}$였다. 나노크기의 하이드록시아파타이트 분말과 용사된 HAp코팅층에서는 비이상적인 상들의 출현이 발견되지 않았다. 80$0^{\circ}C$에서 열처리된 코팅층의 경우 하이드록시 아파타이트 이외에 TTCP와 $\beta$-TCP같은 상이 관찰되었지만 열처리온도 90$0^{\circ}C$에서 TTCP와 $\beta$-TCP상은 소멸되었다. XRD 분석결과, 열처리온도 110$0^{\circ}C$에서 HAp코팅층은 높은 결정화도를 나타내었다.

• 한국세라믹학회지
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• 제37권2호
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• pp.186-193
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• 2000

Effects of 1.0 mol% CoO addition on sintering and the electrical properties of ZnO-Bi2O3-Sb2O3(ZBS) varistor system with 3.0 mol% co-addition of Sb2O3 and Bi2O3 at various Sb/Bi ratio (0.5, 1.0, and 2.0) were investigated. Cobalt had little influence on the liquid-phase formation and the pyrochlore decomposition temepratures of ZBS, while densification was mainly dependent on Sb/Bi ratio: when Sb/Bi=0.5, excess Bi2O3 irrelevant to the formation of pyrochore(Zn2Sb3Bi3O14) forms eutectic liquid at ~75$0^{\circ}C$ which promotes densification and grain growth; with Sb/Bi=2.0, the second phase Zn7Sb2O12 formed by excess Sb2O3 irrelevant to the formation of the pyrochlore retards densification up to ~100$0^{\circ}C$. These phases caused the coarsening and uneven distribution of the second phase particles on the grain boundaries of ZnO above the pyrochlore decomposition temperature(~105$0^{\circ}C$), which led to broad size dist-ribution of ZnO; the specimen with Sb/Bi=1.0 showed homogeneous microstructure compared with the others, which enabled improved varistor characteristics. Doping of Co increased the nonlinearity and the potential barrier height of ZBS, which is thought to stem from improved sintering behavior such as homogenized microstructure due to size reduction and even distribution of the second phase and suppressed volatility of Bi2O3, as well as the improvement in the potential barrier structure via increased donor and interface electron trap densities.

• 한국세라믹학회지
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• 제40권12호
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• pp.1177-1182
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• 2003

BaTiO$_3$ 분말에 흑연 분말을 첨가하여 BaTiO$_3$계 가스센서용 다공성 감지물을 제조하였으며, 이 감지물의 결정구조와 미세구조를 연구하였다. 이 감지물 소성체는 정방정 perovskite 결정구조를 가지고 있었다 흑연 분말의 첨가량이 증가함에 따라 소성체의 기공도가 증가하였다. 이것은 소성 시 흑연 분말과 산소가 발열반응하여 CO 및 $CO_2$ 가스를 생성하고, 이 가스가 휘발하였기 때문이라고 생각된다. 제조한 BaTiO$_3$계 소성체는 대기에서 측정한 저항과 CO 가스에서 측정한 저항이 고온( >∼20$0^{\circ}C$)에서 큰 차이를 나타내고 있으며 온도가 증가함에 따라 차이가 커짐을 관찰하였다. 소성체 기공도의 증가에 따른 반응 site의 증가로 인하여 소성체의 표면흡착기인 $O_2$$^{-}$와 CO 가스의 반응과, 소성체에 있는 $O^{-}$와 CO 가스의 반응이 활발하기 때문에 CO 가스의 민감도가 크게 증가하였다. 본 연구에서 제조된 다공성 BaTiO$_3$계 세라믹스는 CO 가스센서의 감지물 재료로써 유망하다고 생각된다.