• The Korean Journal of Ceramics
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• 제5권4호
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• pp.324-330
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• 1999

$Si_3N_4$-$TiB_2$ with 2 wt% $Al_2O_3$ and 4 wt% $Y_2O_3$ additives was hot pressed in a flowing $N_2$ environment with varying $TiB_2$ content from 10 to 50 vol%. Variations of mechanical (hardness, fracture toughness, and flexual strength), and tribological properties as a function of $TiB_2$ content were investigated. As the content of $TiB_2$ increased, relative density decreased due to the chemical reaction of $TiB_2$in $N_2$ environment. The reduction of density causes mechanical properties to be degraded with an increase of $TiB_2$ in $Si_3N_4$. Tribological properties were dependent of microstructure as well as mechanical properties, however, they were degraded strongly by the chemical reaction of $Si_3N_4$-$TiB_2$ during hot pressing in $N_2$ environment. SEM and TEM observations, and X-ray diffraction analysis that the chemical reaction products at the interface are TiCN, Si, and $SiO_2$. Also, the comparison of XRD patterns of the $Si_3N_4$-40 vol% $TiB_2$ composites hot pressed at $1,750^{\circ}C$ for 1 hour between in $N_2$ and in Ar gas was made. The XRD peaks of Si and $SiO_2$ were not found in Ar, but still a weak peak of TiCN was presented.

• 한국세라믹학회지
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• 제39권10호
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• pp.955-962
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• 2002

활성 금속 브레이징법의 공정변수인 브레이징 온도 및 시간의 변화가 Cu buffer layer를 사용한 $Si_3N_4$Stainless steel 316 접합체의 기계적 특성 및 신뢰도에 미치는 영향을 규명하기 위하여 브레이징 조건 변화에 따른 접합계면 미세구조 변화를 조사하였다. 900${\circ}C$ 이상의 온도에서 브레이징 된 접합체에서는 Cu buffer layer가 브레이징 합금에 용해되어 연속 Cu층을 유지하지 못하였으며, $Si_3N_4$/brazing alloy 계면에서 계면 반응물 층의 두계도 급격히 증가하였다. 950${\circ}C$에서 브레이징된 Cu buffer layer를 사용한 $Si_3N_4$/Stainless steel 316 접합체의 파괴강도는 접합체 내 잔류응력의 증가로 급격히 감소하였다. 950${\circ}C$ 이하의 온도에서 브레이징 시간의 변화는 Cu buffer layer를 사용한 $Si_3N_4$/Stainless steel 316 접합체의 파괴강도 및 파괴경로에 큰 영향을 미치지 못하였다.

• 한국세라믹학회지
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• 제41권3호
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• pp.235-242
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• 2004

원재료로서 Si, NH$_4$Cl, NaN$_3$, NaCl을 사용하고 SHS법을 이용하여 $\alpha$-Si$_3$N$_4$ 분말을 제조하였다. NH$_4$Cl과 NaN$_3$는 첨가제로서, NaCl은 희석제로서 사용되었고 반응기내 최초 $N_2$ 압력은 60 atm이었다. $\alpha$-Si$_3$N$_4$분말을 제조함에 있어, 첨가제의 종류와 조성, 희석제의 첨가량에 따른 반응성 및 생성물의 특성을 조사하였는데, 우선 $\alpha$-Si$_3$N$_4$ 분말의 제조를 위한 최적의 반응계를 조사하였고, 최적의 반응계에서 최적의 조성을 확립하였다. 최적의 반응계는 Si-$N_2$-additive(NH$_4$C+NaN$_3$)-diluent(NaCl)이었고, 이때 최적의 조성은 38wt%Si+22.5wt%NH$_4$Cl+27.5wt%NaN$_3$+l2wt%NaCl이었다. 이 조건에서 생성된 최고 $\alpha$-Si$_3$N$_4$의 분율은 96.5wt%이었으며 생성된 분말의 입형은 길이가 약 10 $mu extrm{m}$이고 직경이 약 1 $\mu\textrm{m}$인 일방향으로 길게 성장한 부정형의 fiber 형태였다.

• 한국세라믹학회지
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• 제37권4호
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• pp.381-387
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• 2000

Si3N4/stainless steel 316 joints with Ni buffer layer were fabricated by direct active brazing method (DIB) using Ag-Cu-Ti brazing alloy only and double brazing method (DOB) using Ag-Cu brazing alloy with Si3N4 pretreated with Ag-Cu-Ti brazing alloy. For the joint brazed by DIB method, Ti was segregated at the Si3N4/brazing alloy interface, but was not enough to form a stable joint interface. In addition, large amounts of Ni-Ti inter-metallic compounds were formed in tehbrazing alloy near the joint interface, which could deplete the contents of Ti involved in the interfacial reaction. However, for the joint brazed by DOB method, segregation of Ti at the joint interface were enough to enhance the formation of stable interfacial reaction products such as TiN and Ti-Si-Ni-N-(Cu) multicompounds, which restricted the formation of Ni-Tio inter-metallic compounds in the brazing alloy during brazing with Ni buffer layer. Fracture strength of Si3N4/S.S 316 joints with Ni buffer layer was much improved by using DOB method rather than DIB method. It could be deduced that the differences of fracture strength of the joint with Ni buffer layer depending on brazing process adapted were directly affected by the formation of stable joint interface and the change in microstructure of the brazing alloy near the joint interface. It was found that fracture strength of Si3N4/S.S 316 joints with Ni buffer layer was gradually reduced as the thickness of interface. It was found that fracture strength of Si3N4/S.S 316 joints with Ni buffer layer was gradually reduced as the thickness of Ni buffer layer in the joint was increased from 0.1 mm to 10 mm. It seems to due to the increased residual stress in the joint as the thickness of Ni buffer layer is increased. The maximum fracture strength of Si3N4/S.S 316 joints with Ni buffer layer was 386 MPa, and the fracture of joint was originated at Si3N4/brazing alloy joint interface and propagated into Si3N4 matrix.

• 한국재료학회지
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• 제9권12호
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• pp.1170-1175
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• 1999

반도체 폐 Si슬러지를 이용하여 질화반응 및 post-sintering을 통해 제조된 질화규소세라믹의 미세조직 및 기계적 특성을 광학현미경, SEM 및 XRD를 이용하여 연구하였다. 상당량의 $SiO_2$ 비정질상을 포함하는 폐 Si분말에서 많은 microcracks이 관찰되었다. 폐 슬러지를 사용한 Si 성형체의 질화율은 상용되고 있는 Si분말을 이용한 성형체의 값에 비해 낮은 값을 보였다. 그러나 질화온도가 증가함에 따라 질화율은 증가하였으며 1470$^{\circ}C$에서 질화율은 98%를 보였다. 반응소결체내에 존재하는 $Si_3N_4$의 결정은 ${\alpha}$와 ${\beta}$상으로 혼재되어 있으며 상당량의 산질화규소상이 검출되었다. 1950$^{\circ}C$에서 후처리된 시료의 최대파괴인성 및 파괴강도 값은 각각 5.6 $^MPa{\cdot}m^{1/2}$과 497 MPa로 H. C. Starck사의 Si을 이용한 것에 비해 낮은 값을 보였으며 이는 산질화규소 형성에 기인한 것으로 사료된다.