입자크기 변화에 따른 겔-케스팅 알루미나의 소결 거동 및 기계적 특성

Abstract

입자크기가 다른 세 종류의 알루미나 (AM-21 : 4.6㎛, AKP-30: 0.32㎛, NS-10: 10㎚)를 출발물질로 하여 겔-케스팅한 성형체를 제조하였으며, 성형체의 소결거동과 기계적 특성을 고찰하였다. NS-10 Al(OH3)3·9H2O NH4OH를 사용하여 전구체를 합성 한 후 900℃에서 하소 처리한 θ-Al2o3을 출발물질로 사용하였다. 성형체의 물성을 고찰하기 위해 각 온도(1650℃, 1600℃, 1550℃, 1500℃, 1400℃)에서 소결하였으며, 각각의 미세구조관찰과 소결밀도 및 경도측정을 통해서 소결특성을 고찰하였다. AM-21은 상대적으로 큰 입자크기에 의한 소결 구동력 감소로 치밀화가 이루어지지 않았으며, AKP-30은 우수한 치밀화 거동을 나타내었으며, 1400℃에서도 우수한 소결특성을 관찰할 수 있었다. 나노크기의 NS-10의 경우 입자의 분산안정성에 의한 소결거동 및 특성에서 차이를 나타내었다. 각 소결온도에서 제조된 소결체의 기계적 특성을 고찰하기 위해 소결밀도가 90℃이상의 상대밀도를 나타내는 시험편(AM-21, NS-10)과 AKP-30시험편의 경도를 측정한 결과, 소결 온도에 비례하여 경도가 증가함을 알 수 있었다. 이와 함께 Ring-on-Ring 시험을 통하여 소결 조건에 따른 파괴강도 및 파괴인성을 측정하였으며, 출발물질크기가 파괴강도 및 파괴인성에 미치는 영향을 고찰하였다.