Porous self-bonded silicon carbide (SBSC) ceramics were fabricated at temperatures ranging from 1750 to $1850^{\circ}C$ using SiC, Si, C as starting materials and Al as an optional sintering additive. The effect of Al addition on the porosity and strength of the porous SBSC ceramics were investigated as functions of sintering temperature and Si:C ratio. The porosity increased with decreasing the Si:C ratio and increasing the sintering temperature. It was possible to fabricate SBSC ceramics with porosities ranging from 37% to 44% by adjusting the Si:C ratio and the sintering temperature. Addition of Al additive promoted densification and necking between SiC grains, resulting in improved strength. Typical flexural strengths of SBSC ceramics with and without Al addition were 44 MPa and 34MPa, respectively.
자기질 도자기 소지조성에 필수적으로 함유되는 부산화물들($K_2O, MgO, CaO,Al_2O_3$, 그리고 $TiO_2$)이 순수한 $SiO_2$의 상형태에 미치는 영향을 조사하였다. 또한 장석, 도석, 카올린, 그리고 점토를 이용하여 조합된 자기질 도자기 소지 조성에서 $SiO_2/Al_2O_3$의 비를 조정하여 안정화된 $\beta$-cristobalite 상을 갖는 도자기 소지 조성을 개발하였으며, 여기에 첨가된 부산화물들이 $SiO_2$의 상형태에 미치는 영향을 조사하였다. $SiO_2$에 $K_2$O와 MgO를 첨가할 경우 준안정한 주상은 $\alpha$-cristobalite, CaO와 $Al_2$O$_3$를 첨가할 경우 $\alpha$-quartz, 그리고 $TiO_2$를 첨가할 경우는 비정질상이었다. 장석, 도석, 카올린, 그리고 점토를 사용하여 조합한 도자기 소지에서 $SiO_2/Al_2O_3$비가 작아질 수록 $\beta$-cristobalite 상의 안정화가 촉진되었으며, $\beta$-cristobalite 상이 안정화되는 임계의 $SiO_2/Al_2O_3$의 비는 68.10/22.75이었다. Cristobalite 상이 안정화된 실용 도자기 조성에 부산화물들이 첨가될 경우 $\alpha$, $\beta$-cristobalite 상생성이 억제되었다.
Effects of coating treatment of metallic Cu, Ni-P film on $SiC_p$, for $SiC_p$/iron aluminide composites were studied. Porous hybrid preforms were fabricated by reactive sintering after mixing the coated $SiC_p$, Fe and Al powders. Then the final composites were manufactured by squeeze casting after pouring AC4C Al alloy melts in preforms. The change of reactive temperature, density, microstructure of the preforms and microstructure of the composites were investigated. The exprimental results were summarized as follows. The thickness of Cu and Ni-P metallic layer formed on $SiC_p$ by electroless plating method were about $0.5{\mu}m$ and coated uniformly. There was no remakable change in the ignition temperature with variation of the mixing ratio of Fe and Al powder while in the case of coated $SiC_p$ it was lower about $20^{\circ}C$ than in the non-coated $SiC_p$. The maximum reaction temperature increased with increasing Al contents, but decreased with increasing $SiC_p$ contents. Expansion ratio of preform after reactive sintering increased with amount of Cu coated $SiC_p$. In the case of Fe-70at.%Al, the expansion ratio was about 7% up to 8wt.% of $SiC_p$, addition but further addition of $SiC_p$, increased the ratio significantly. And in the case of Fe-50 and 60at.%Al, it was about 20% up to 16wt.% of $SiC_p$ addition and about 28% in 24wt.% of $SiC_p$, addition. The microstructures of compounds showed that the grains became finer as amount of $SiC_p$, and mixing ratio of iron powder increased and the shape of compounds was changed gradually from irregular to spheroidal.
Mullite whiskers were synthesized by a vapor-solid reaction with $Al(OH)_3-SiO_2-AlF_3$. The heat treatment temperature did not affect the shape of mullite whisker but the composition change resulted in different sizes. The first one was $30-50{\mu}m$ in size with the aspect ratio of 60 and above, and the second one was $600{\mu}m$ and below in size with the aspect ratio of 15 and below. The $Al_2O_3$ content in formed mullite whisker was 73.57-80.29 wt%, which is high $Al_2O_3$ content composition. The Young's modulus and the hardness measured by nano-indentation method were 136.7 GPa and 19.81 GPa, respectively.
SiC and Si mixtures dispersed by 0.5~10.0 wt% of Al2O3 and reinforced by SiC whisker were sintered to Si3N4 bonded SiC bodies at 140$0^{\circ}C$ in a N2 gas atmosphere, and the nitridation and mechanical properties of sintered bodies were investigated. From these observation, it is concluded that relative density and bending strength increased with the rising of nitridation and the highest nitridation ratio was obtained for a specimen having 1.5 wt% Al2O3. On the other hand, the amount of $\beta$-Si3N4 in the specimens containing Al2O3 more than 5.0 wt% was increased abruptly and the best in fracture toughness was sintered for a composits having 30 wt% SiC whiskers.
Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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제17권1호
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pp.66-72
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1993
The brazing of Al to Al using Al-Si alloy filler metal was performed under different bonding conditions such as ratio of lap length to plate thickness, surface roughness and joint clearance of the lap joint. The adopted thickness of the base metal in this experiments were two kinds of 4mm and 7mm which were most commonly used in various field. Influence of several bonding conditions of Al/Al joint was quantitavely evaluated by bonding strength test, and microstructural analysis at the interlayer were performed by optical microscope. From above experiments, the optimum bonding conditions of the brazing bonding of Al/Al using Al-Si alloy filler metal was determined. The major results obtained are as follows. 1) The fracture occurs at brazed joint in the conditions of that the ratio of lap length to plate thickness is less than 2 in case of 7mm plate thickness. 2) The ratio of lap length to plate thickness which the fracture occurs at base metal is decreased with the decreasing of the plate thickness. 3) The joint strength is not affected by the surface roughness and joint clearance of the brazed part. 4) The heat-treatment of the brazed joint contribute to eliminate the boundary between the base metal and filler metal. However, the joint strength is not affected by the heat-treatment.
This paper dealt with the LPS process for the development of high performance SiC materials, based on the detailed analysis of their microstructure and mechanical properties. The submicron SiC powder was used for the fabrication of LPS-SiC materials. A mixture of $Al_2O_3$ and $Y_2O_3$ particles was also used as a sintering additive in the LPS process. LPS-SiC materials were fabricated at different temperatures, using various additive composition ratio ($Al_2O_3/Y_2O_3$). The total amount of additive materials ($Al_2O_3+Y_2O_3$) was fixed as 10 wt%. The characterization Of LPS-SiC materials was investigated by means of SEM, XRD and three point bending test. The LPS-SiC material represented a relative density of about 98 % and a flexural strength of about 800MPa, when it was fabricated at the temperature of $1820^{\circ}C$ and the additive compositional ratio of 1.5.
Molybdenum disilicide (MoSi2) was synthesized from Mo, MoO3, Si and Al powders by self-propagating high temperature synthesis (SHS). The effect of processing parameters such as Mo/MoO3 molar ratio, Ar gas pressure in the reactor and pressing pressure of compacts in synthesis of MoSi2 were investigated. h-MoSi2 was transformed into t-MoSi2 with increasing the Mo/MoO3 mole ratio, and only t-MoSi2 phase was identified above 3.5 : 1 (molar ratio). The synthesized phases did not change with the variation of Ar gas pressure and pressing pressure of compacts. It was found that the combustion temperature was above 2,50$0^{\circ}C$. The products were separated into MoSi2 (s) and $\alpha$-Al2O3 by the difference of their specific grativities. Bending strength, hardness and density of sintered specimen exhibited 82 MPa, 5.368 GPa and 5.43 g/㎤, respectively.
The effects of Sc and Sr elements on the modification of the eutectic $Mg_2Si$ phase and the castability were investigated in the Al-4wt%Mg-0.9wt%Si-0.3wt%Mn-0.15wt%Fe alloy. Measurements of the cooling curve and microstructure observations were performed to analyze the additional effects of Sc and Sr minor elements during the solidification process. A prominent effect found on the modification of the eutectic $Mg_2Si$ phase with additions of the Sr and Sc elements. Here, a fine eutectic $Mg_2Si$ phase and a decrease in the growth temperature of the eutectic $Mg_2Si$ phase were evident with an addition of Sc element up to 0.2 wt%. The growth temperature of the eutectic $Mg_2Si$ phase decreased and the effect on the modification of the eutectic $Mg_2Si$ phase increased with the addition of Sr element up to 0.02 wt%. The addition of 0.02wt%Sr had the strongest effect on the modification of the eutectic $Mg_2Si$ phase, and the resulting microstructure of the eutectic $Mg_2Si$ phase was found to have a fibrous morphology with a decreased aspect ratio and an increased modification ratio. Fluidity and shrinkage tests were conducted to evaluate the castability of the alloy. The addition of 0.02wt%Sr effectively increased the fluidity of the alloy, while an addition of Sc did not show any effect compared to when nothing was added. The maximum filling length was recorded for 0.01wt%TiB-0.02wt%Sr owing to the effect of the fine ${\alpha}$-Al grains. The macro-shrinkage ratio decreased, while the micro-shrinkage ratio increased with the addition of various eutectic modifiers. The highest ratio of micro-shrinkage was recorded for the 0.02wt%Sr condition. However, the total shrinkage ratio was nearly identical regardless of the amounts added in this study.
The effect of additive composition, using AlN and $Er_{2}O_{3}$ as sintering additives, on the mechanical properties of liquid-phase-sintered, and subsequently annealed SiC ceramics was investigated. The microstructures developed were quantitatively analyzed by image analysis. The average thickness of SiC grains increased with increasing the $Er_{2}O_{3}/(AlN + Er_{2}O_{3})$ ratio in the additives whereas the aspect ratio decreased with increasing the ratio. The mechanical properties versus $Er_{2}O_{3}/(AlN + Er_{2}O_{3})$ ratio curve had a maximum; i.e., there was a small composition range at which optimum mechanical properties were realized. The best results were obtained when the ratio ranged from 0.4 to 0.6. The flexural strength and fracture toughness of the SiC ceramics were $550\~650\;MPa$ and $5.5\~6.5$ MPa${\cdot}m^{1/2}$, respectively.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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